1

Teknillinen korkeakoulu

Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Jori Reijula

ÄLYKÄS POTILASVUODE

TEHOHOITOPOTILAAN SEURANNASSA

Diplomityö on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin

tutkintoa varten Espoossa 10.5.2007

Työn valvojana toimi prof. Iiro Jääskeläinen ja

ohjaajana prof. Raimo Sepponen

2

Jori Reijula (2007) Älykäs potilasvuode tehohoitopotilaan seurannassa. Teknillinen

korkeakoulu (TKK), Otaniemi. Elektroniikan ja sähkötekniikan koulutusohjelma (EST).

Diplomityö.

Diplomityön Tiivistelmä

Sairaaloiden tehohoitoyksiköissä työskentelevät sairaanhoitajat ja lääkärit joutuvat

päivittäin tekemisiin potilasvuoteiden kanssa, joissa on runsaasti potilaiden valvontaan

tarvittavia laitteita ja johtoja. Sängyssä makaavan potilaan irroittaminen johdoista ja

johtojen uudelleenkiinnittäminen hidastaa hoitohenkilöstön työskentelyä lisäten

sairaalassa tarvittavan henkilökunnan määrää ja sairaanhoitokustannuksia.

Kaapelimäärän vähentäminen paitsi helpottaisi sairaalahenkilökunnan työskentelyä, se

myös nopeuttaisi ja tehostaisi sairaalaan saapuvien, kriittisessä tilassa olevien potilaiden

hoitoa ja vähentäisi myös hoitotapahtumiin liittyviä virheitä ja todennäköisesti jopa

potilaskuolemia.

Langaton potilasmonitorointi tarjoaa ratkaisun kaapelimäärän vähentämiseen. Tässä

diplomityössä esitetään tämän hetken käyttökelpoisimmat tekniikat sairaalaympäristön

langattomaan tiedonsiirtoon. Varteenotettavimman ratkaisun tarjoavat lyhyen kantaman

langattomat tiedonsiirtoverkot, jotka hyödyntävät teknologioita kuten mm. Bluetooth,

UWB ja ZigBee. Lisäksi esitellään lyhyesti keskipitkän kantaman WLAN-verkot ja pitkän

kantaman WAP-pohjainen tiedonsiirto.

Tämän lisäksi tässä työssä on valmisteltu ”älykkään potilasvuoteen” prototyyppi. Se on

langaton potilasvuode, joka monitoroi potilasseurannan tärkeimpiä parametreja, joita

ovat mm. EKG, verenpaine, pulssin etenemisaika, lämpötila, hengityksen monitorointi,

liikkeen monitorointi, hapettuminen, pulssioksimetria sekä hiilidioksidin osapaineen

mittaus. Työssä käydään kukin edellä mainituista läpi lyhyen teoriakatsauksen muodossa.

Työssä pohditaan myös langattoman tiedonsiirron vaikutusta nykysairaalateknologiaan;

miten se näkyy tehohoitopotilaiden seurannassa tällä hetkellä, ja miten langattomuus tulee

kehittymään tulevaisuuden sairaaloissa.

Avainsanat: tehohoitopotilaan seuranta, älykäs potilasvuode, langaton tiedonsiirto

3

Jori Reijula (2007) Intelligent patient bed and intensive care patients

Helsinki University of Technology (HUT), Otaniemi. Degree Programme of Electronics and

Electrical Engineering. Master’s Thesis.

Abstract of the Master’s Thesis

The nurses and doctors working in the intensive care units of hospitals have to daily deal

with patient beds that are connected to numerous cables and wires used to monitor

patients. Detaching a patient who is lying in a bed with wires and then reattaching him

slows down the work pace of the medical staff thus increasing the amount of staff and

money needed to upkeep the hospital. Reducing the number of cables used not only eases

the work of the hospital staff but also accelerates the treatment of patients arriving in the

hospital, makes the treatment more effective and also apparently reduces the number

of treatment errors and even patient mortality rates.

Wireless patient monitoring offers a solution to reducing the number of cables used. This

thesis presents the most useful present technologies for wireless data communication.

Currently, short range wireless networks offer the most noteworthy solution to this

problem. We shortly discuss the technologies enabling short range wireless networks to be

built, such as Bluetooth, UWB and ZigBee. Also medium range wireless networks

(WLAN) and long range wireless networks (WAP) are shortly discussed in this text.

In addition, this work introduces the prototype of an ”intelligent patient bed”. It is a

wireless patient bed that monitors the most important parameters of patient monitoring,

which are, for example ECG, blood pressure, pulse transit time, temperature, respiratory

monitoring, accelerometry, oxygenation, pulse oximetry and measurement of partial

carbon pressure. The present report covers each of the parameters mentioned before in a

form of a short theory representation.

The report also discusses the effect wireless data communication has in modern hospital

technology; how it can be seen in the study of intensive care patients and how the

development of wireless technologies can be seen in future hospitals.

Keywords: study of an intensive care unit patient, intelligent patient bed, wireless data

communication

4

SISÄLLYSLUETTELO

DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ

ABSTRACT OF THE MASTER’S THESIS

SISÄLLYSLUETTELO

ALKULAUSE

LYHENTEIDEN JA MERKKIEN SELITYKSET

1 Johdanto 10

2 Kirjallisuuskatsaus 13

2.1 Leikatun ja tehohoidon potilaan seuranta 13

2.1.1 Elektrokardiografia 16

2.1.2 Verenpaine 20

2.1.3 Pulssin etenemisaika 22

2.1.4 Hengityksen monitorointi 22

2.1.5 Liikkeen monitorointi 26

2.1.6 Hapetusaste 27

2.1.7 Pulssioksimetria 27

2.1.8 Hiilidioksidin osapaineen mittaus 30

3 Langaton tiedonsiirto 31

3.1 Lyhyen kantaman langattomat verkot (WPAN) 34

3.1.1 SWAP 36

3.1.2 Bluetooth 36

3.1.3 Ultra Wide Band (UWB) 38

3.1.4 ZigBee 40

3.2 Keskipitkän kantaman langattomat verkot 42

5

3.2.1 WLAN/Wi-Fi 42

3.3 Pitkän kantaman langattomat verkot 42

3.3.1 WAP-pohjainen tiedonsiirto 42

3.3.2 Cellular digital packet data (CDPD) 44

4 Sairaalavierailut 44

4.1 Aineisto ja menetelmät 45

4.1.1 Sairaalat ja henkilöstö 45

4.1.1.1 Tehohoitopotilaan kulku sairasosastolla 46

4.1.2.1 OYS - WILHO (langaton sairaala) 48

4.1.2.2 Meilahden sairaalan teho-osasto 52

4.1.2.3 Jorvin sairaalan teho-osasto 53

4.1.2.4 Mehiläisen sairaalan teho-osasto 56

4.1.3 Kyselyt ja haastattelut 57

4.1.4 Laitekannan katselmukset 58

4.1.4.1 EKG-monitorointi 58

4.1.4.2 Verenpaineen seuranta 59

4.1.4.3 Hengityksen monitorointi 60

4.1.4.4 Hapetusaste 61

4.1.4.5 Infuusiolaitteet 61

4.2 Tulokset 64

4.3 Tulevaisuuden langaton sairaala 69

4.3.1 Haasteet tulevaisuuden sairaalalle 70

5 Tekninen ratkaisu älykkäälle potilasvuoteelle 72

5.1 Spesifinen sovellusverkko (SAN) 72

5.2 Täsmennetty sovellusverkkojärjestelmä 74

5.3 Älykäs potilasvuode 78

6

6 Pohdinta 79

6.1 Sairaalavierailut 79

6.2 Sairaalakyselyt ja haastattelut 87

7 Johtopäätökset 91

8 Lähdeluettelo 94

9 Liite 1 98

7

ALKULAUSE

Tässä dimplomityössä kuvatun älykkään potilasvuoteen idea syntyi professori Raimo

Sepposen kanssa käydyissä keskusteluissa, joissa tuli esiin tarve kehittää tehohoitopotilaan

seurantaa uutta teknologiaa soveltamalla. Diplomityö tehtiinkin prof. Sepposen

johtamassa Sovelletun elektroniikan laboratoriossa, jossa tutkimustyöni aikana oli

kehitteillä vastaavan potilasvuoteen prototyyppi. Kiitän lämpimästi prof. Raimo Sepposta

hyvästä tehtävänkuvauksesta ja diplomityöni ohjaamisesta.

Teknillisen korkeakoulun sähkö- ja tietoliikennetekniikan osaston professori Iiro

Jääskeläinen on toiminut työni valvojana ja kiitän häntä siitä, että sain tehdä työtäni

hänen johtamallaan osastolla.

Diplomityöni käytännön osuus toteutettiin sairaaloissa, joiden henkilökunta ystävällisesti

auttoi tutkimuksessa tarvittavien tietojen keräämisessä. Haluan kiittää seuraavia

kohdesairaaloissa toimineita asiantuntijoita arvokkaasta avusta: Pirjo Helminen, Kari

Haukipuro, Anneli Hakuli, Riitta Donner, Anne Kaarlola sekä Satu Malmqvist.

Haluan kiittää myös isääni, professori Kari Reijulaa Työterveyslaitoksesta, hänen

aktiivisesta avunannostaan ja ohjauksesta diplomityöni kanssa. Lopuksi kiitän

tuesta myös tyttöystävääni Emmi Harnoa sekä perhettäni ja ystäviäni.

Helsingissä 2.5.2007

Jori Reijula

8

LYHENTEIDEN JA MERKKIEN SELITYKSET

AP Asystole Pressure

BT Body Temperature

CBR Constant Bit Rate

CDMA Code Division Multiple Access

CDPD Cellular Digital Packet Data

CHIME Collaborative Home Infant Monitoring Evaluation

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum

FCC Federal Communications Commission

FFD Full Function Device

GSM Global System for Mobile Communications

fMRI Functional Magnetic Resonance Imaging

HAM Amateur Radio Operator Frequency

HDTV High Definition Television

HF Heart frequency

HUS Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiiri

HYKS Helsingin yliopistollinen keskussairaala

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP-paketti Internet-protokollan perusyksikkö

ISM Industrial, Scientific and Medical

LAN Local Area Network

LeTe Leikkaus- ja tehohoidon tulosyksikkö

MRI Magnetic Resonance Imaging

ODL Oulun diakonissalaitos

OYS Oulun yliopistollinen sairaala

PC Personal Computer

PCI Peripheral Component Interconnect

PDA Personal Digital Assistant

RF Respiratory Frequency

RFD Reduced Function Device

9

RFID Radio Frequency Identification

RV Respiratory Volume

SAN Specific Application Network

SIDS Sudden Infant Death Syndrome

SWAP Shared Wireless Access Protocol

SNR Signal Noise Ratio

TEKES Teknologian ja innovaatioiden kehittämiskeskus

UHF Ultrahigh frequency (0,3-3 GHz)

USB Universal Serial Bus

UWB Ultra Wide Band

VBR Various Bit Rate

VHF Very high frequency (30-300 MHz)

WAP Wireless Access Protocol

Wi-Fi Wireless Fidelity

WILHO Wireless Technology in Hospital Operation Management

WLAN Wireless Local Area Network

WPAN Wireless Personal Area Network

WTLS Wireless Transport Layer Security

10

1 Johdanto

Tämän päivän sairaalateknologia on vanhentunutta moniin muihin teknologian aloihin

verrattuna. Langaton tiedonsiirto on tehnyt voimakkaasti tuloaan ja vallannut

markkinoita etenkin tietotekniikan ja tietoliikennetekniikan aloilla. Myös sairaaloissa

olisi suuri tarve langattomille tiedonsiirtoratkaisuille, sillä esimerkiksi pelkkä

tehohoitopotilaan kiinnittäminen potilassängyn mittausantureihin saattaa kestää yli 30

minuuttia. Sairaalahenkilökunnan aikaa kuluu myös muihin ”tarpeettomiin”

toimenpiteisiin, kuten potilaan paikantamiseen ja jatkuvaan edestakaisin liikkumiseen

potilaan ja pöytämikron välillä. Sairaaloissa on lisäksi tarve toimintaprosessien

tehostamiseen ja langaton teknologia tarjoaa tähän erittäin varteenotettavan ratkaisun.

Langattoman teknologian integrointi sairaalassa käytössä olevaan teknologiaan on

kuitenkin ollut hidasta, vaikka esim. Yhdysvalloissa vuosittaiset investoinnit

sairaaloiden teknologian kehittämiseen ovat olleet merkittäviä.

Terveydenhuoltomenot ovat Yhdysvalloissa noin 16 prosenttia ja Euroopassa noin

kahdeksan prosenttia maiden bruttokansantuotteesta, joista tietotekniikkaan käytetään

etenkin Euroopassa suhteellisen pieni osuus: Yhdysvalloissa suunnilleen 23 prosenttia

ja Euroopassa vain noin yksi prosentti. Tämä selittänee osaltaan sairaalateknologian

hidasta kehitystä [Liikanen 2001].

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on aluksi kerätä sairaalahenkilökunnan, lähinnä

sairaanhoitajien, kehittämisehdotukset teho-osastopotilaan monitorointiin käytettävistä

laitteista ja menetelmistä. Lisäksi tässä työssä esitellään tehohoitopotilaan valvonnassa

nykyisin käytettvät mittausvälineet ja mitattavat suureet sekä käydään pääpiirteissään

läpi tutkittavina olevissa sairaaloissa käytettävän langattoman teknologian perusteet.

Työssä esitellään myös langattoman potilasvuoteen prototyyppi, jota on tarkoitus testata

jatkossa tulevaisuuden langattomassa sairaalassa.

Miksi potilasmonitorointi on tärkeää?

11

Esimerkiksi kirurgisen toimenpiteen aikana nukutuksessa tai tehostetussa hoidossa

ollessaan potilas menettää hetkellisesti lukuisia luonnollisia reaktiomekanismeja, jotka

tavallisesti reagoivat fyysisiin toimintahäiriöihin palauttaen elimistön toiminnan

normaaliksi tai viestittävät lääkäreille ja hoitajille potilaan toimintähäiriöistä. Kun nämä

mekanismit eivät enää suojele potilasta, jää potilasmonitorointilaitteiston tehtäväksi

varoittaa sairaalahenkilökuntaa elimistön mahdollisista toimintahäiriöistä [Khandpur

2005].

Usein kirurgiset operaatiot ja tehohoito saattavat kestää useita tunteja. Tällöin lääkärit

eivät leikkausten ym. toimenpiteiden aikana välttämättä kykene jatkuvaan potilaan tilan

tarkkailuun, ja onkin tärkeää, että monitorointilaitteisto hoitaa potilaan tarkkailun ja

varoittaa, kun tietty tarkkailtava arvo poikkeaa hälyttävästi normaalista. Tästä syystä

kirurgiset toimenpiteet sekä tehostettu hoito ovat muuttuneet turvallisemmiksi, kun

potilaan vaaralliseksi osoittautuvat toimintahäiriöt huomataan ajoissa ja tästä johtuvat

potilaskuolemat voidaan ennaltaehkäistä [Khandpur 2005].

Leikkauksen jälkeen potilas siirretään tarkkailtavaksi potilassänkyyn. Tämä tarkkailu

kestää useimmiten muutamasta päivästä viikkoihin ja sen on oltava

ympärivuorokautista. Tämän vuoksi myös se tapahtuu sänkyyn kytketyllä

potilasmonitorointilaitteistolla [Khandpur 2005].

Potilasmonitoroinnin päämääränä on arvioida potilaan tärkeitä fysiologisia muuttujia

niiden biologisille toiminnoille kriittisinä ajankohtina. Diagnostisille ja

tutkimuksellisille tarkoituksille on tärkeää tietää niiden senhetkinen arvo (tai

muutostrendi) [Khandpur 2005].

Potilasmonitoroinnin päämäärä pitkällä tähtäimellä on ehkäistä potilaskuolemia:

1. organisoimalla informaatiota ja esittämällä se sellaisessa muodossa, että se

parantaa ja helpottaa potilaan hoitamista.

2. vertailemalla useita tekijöitä, jotta saataisiin selvä esitys kliinisistä ongelmista.

3. prosessoimalla tietoa, jotta voidaan asettaa hälytyksiä kertomaan, kun potilaan

tila muuttuu epänormaaliksi.

12

4. tuottamalla tietoa joka pohjautuu automaattiseen, hoitoon liittyvään tietoon

5. tekemällä mahdolliseksi paremman hoidon vähemmällä henkilökunnalla

[Khandpur 2005].

Miksi langaton monitorointi on tärkeää?

Tämän päivän sairaala on verrattavissa logistiikkayritykseen tai tavaratukkuun. Sairaala

koostuu useasta osastosta, joiden läpi potilasta siirrellään ja sairaalahenkilökunta

tarvitsee potilaasta reaaliaikaista tietoa suunnitellakseen tulevia toimenpiteitä. Lisäksi

henkilökunnalla on oltava jatkuva yhteys kriittiseen potilasinformaatioon riippumatta

heidän senhetkisestä sijainnistaan ja informaation on myös oltava helposti saatavilla.

Tämän vuoksi sairaala on varsin otollinen ympäristö langattomalle monitoroinnille

[Wireless patient monitoring 2005].

Sairaalassa tapahtuvan langattoman monitoroinnin tärkein tavoite on

potilasturvallisuuden parantaminen. Automatisoimalla toistuvat hoitotehtävät voidaan

minimoida inhimillisen erehdyksen aiheuttamat virheet ja niistä aiheutuvat

vaaratilanteet potilashoidossa. Esimerkiksi langaton potilasmonitorointilaitteisto, joka

varoittaa potilaan tietyn raja-arvon poiketessa hälyttävästi oletusarvostaan, parantaa

merkittävästi potilaan turvallisuutta. Langattomuuden ansiosta jokaisesta sairaalan

sängystä saadaan aikaan reaaliaikaisesti halutusta pisteestä monitoroitu potilassänky

[Wireless patient monitoring 2005].

Myös potilashoidon laatu paranee reaaliaikaisen langattoman tiedon myötä. Näin

hoitohenkilöstö kykenee parempiin hoitoratkaisuihin, kun heille kriittisen tärkeä

potilasinformaatio on helposti ja nopeasti saatavilla, eikä sitä tarvitse etsiä

monimutkaisista ja puutteellisista potilastietokannoista. Näin myös hoitohenkilöstön

työtehokkuus paranee, kun potilaaseen liittyvää fysiologista informaatiota voidaan

päivittää jopa kesken leikkauksen, jolloin muun henkilökunnan aikaa säästyy itse

hoitotoimenpiteisiin. Lisäksi aikaa säästyy, kun esimerkiksi sairaalan operoivaa kirurgia

voidaan langattomasti konsultoida ja lähettää hänelle potilasinformaatio mihin osaan

13

sairaalaa tahansa, jolloin kirurgin ei tarvitse kulkea edes keskusmonitorille asti

saadakseen tiedon potilaan tilasta [Wireless patient monitoring 2005].

Vaikka langattoman, reaaliaikaisen infrastruktuurin luominen sairaalaympäristöön

vaatiikin alussa huomattavan taloudellisen investoinnin, tullee se lopulta

edullisemmaksi vaihtoehdoksi, kuin ”vanhanaikaisen” sairaalan ylläpitäminen. Jo

aiemmin mainittu työtaakan keveneminen pienentää sairaalahenkilökunnan tarvetta ja

vähentää tuntuvasti jatkuvia terveydenhoitokustannuksia. Lisäksi informaation

sujuvampi eteneminen ja helposti sähköiseti paikasta toiseen siirrettävät potilaskansiot

helpottavat sairaalahenkilökunnan työtaakkaa. Myös tehokkaampi potilaiden hoito ja

parempi hoidon lopputuloksen laatu pienentää sairaanhoitokustannuksia tulevaisuudessa

[Wireless patient monitoring 2005].

2 Kirjallisuuskatsaus

2.1 Leikatun ja tehohoidon potilaan seuranta

Kun leikkaus on suoritettu, potilas siirretään ensin heräämöön, josta leikkauksen

jälkeinen potilaan seuranta alkaa. Tämän jälkeen seurantaa jatketaan, kun potilas on

siirretty vuodeosastolle toipumaan. Leikatun potilaan elintoimintoja seurataan tarkasti,

jotta mahdolliset kriisitilanteet havaitaan viipymättä ja korjaavat toimenpiteet voidaan

aloittaa. Keskeisimpiä seurattavia elintoimintoja leikkauksen jälkeen ovat sydämen ja

verenkierron toiminta sekä hengitys. Lisäksi potilaan liikettä potilasvuoteessa seurataan

arvioitaessa tajunnan tasoa ja myöhemmin valvottaessa esimerkiksi kivun aiheuttamaa

liikehdintää tai potilaan nousemista vuoteesta. Leikkauksen jälkeen tulee seurata

potilaan kehon lämpötilaa, jotta mahdolliset tulehduksiin (esim. haavainfektio) liittyvät

kuumereaktiot tunnistetaan.

14

Leikatun ja tehostetussa hoidossa olevan potilaan monitorointi edellyttää yleensä

elintoimintojen kannalta keskeisten suureiden valvontaa. Tehohoitopotilaan valvonta

koostuu yleensä laajimmasta suureiden monitoroinnista. Tätä diplomityötä ja siihen

liittyvää tutkimusta varten potilaan seurannan menetelmistä, laitteista ja toimintatavoista

laaditaan esimerkki tehohoitopotilaan mukaisesti.

Oulussa hiljattain tehdyn selvityksen mukaan [Paksuniemi 2003] tehohoitopotilaan

seurannassa keskeisimmiksi mitattaviksi suureiksi heitä hoitavat lääkärit luettelivat

seuraavat asiat (taulukko 1):

Taulukko 1

Kaksikymmentä tärkeintä teho-osastolla mitattavaa parametria: EKG (elektrokardiografia) (sydänfilmi)

Hengitystaajuus

spO2 (pulssioksimetri)

HR (heart rate, sydämen syke)

Ydinlämpötila (sydämen sisältä) ja ääreisosien lämpötila (jalkapöydän päältä)

CI (sydämen minuuttitilavuusindeksi, minuuttitilavuus/m2 )

svO2 (happisaturaatio keuhkovaltimossa)

FIO (sisäänmenevä happipitoisuus)

ETCO2 (ulostuleva hiilidioksidipitoisuus)

Diureesi (kertyneen virtsan määrä)

potilaan paino

nestetasapaino (sisäänmenevät ja ulostulevat nesteet)

Systemaattiset paineet (SAP):

SSAP (systematic systolic arterial pressure)

SDAP (systematic diastolic arterial pressure)

SMAP (systematic mean arterial pressure)

CVP (keskuslaskimopaine)

Keuhkovaltimopaineet: (PAP)

PSAP (pulmonary systolic arterial pressure)

PDAP (pulmonary diastolic arterial pressure)

15

Nykyisin sairaalapotilaan seuranta leikkauksen jälkeen tai tehohoidossa toteutetaan

siten, että potilas on kytketty sydämen, verenpaineen ja hapettumisen monitoroimiseksi

laitteisiin, jotka toimivat mekaanisesti kehoon kiinnitettyjen antureiden tai mittareiden

avulla ja tallentavat, näyttävät tai lähettävät tiedon mittavasta tapahtumasta välittömästi

potilassängyn vieressä olevaan monitoriin. Näin leikkauksen jälkeen heräämössä tai

vuodeosastolla esimerkiksi sydämen toiminta rekisteröityy 3-kanavaisella järjestelmällä

sängyn vieressä olevaan monitoriin, josta lääkäri ja hoitaja voivat käydä tarkastamassa

tilanteen reaaliaikaisesti. Tämä sydämen toiminnan tallentaminen vaatii

nykyteknologian näkökulmasta runsaasti muistia, joten edellä mainittu laitteisto ei

välttämättä tallenna informaatiota ellei koneistoa ole ohjelmoitu niin tekemään.

Sydämen toiminta voidaan siirtää langallisesti valvontatilan (esim. potilasosaston)

kansliaan, jossa hoitohenkilöstö voi reaaliajassa samanaikaisesti seurata useamman

potilaan tilaa useammalta monitorilta. Verenpaineen mittarit mittaavat käsivarresta

verisuonen valtimoiden paineen ja tulos näkyy potilasvuoteen vieressä tai valvomossa

olevassa monitorissa. Potilaan veren happiosapaine voidaan rekisteröidä esimerkiksi

sormen ihon pinnalta ja näyttää tulos monitorilla.

Edellä on kuvattu muutamien keskeisten elintoimintojen seurantaa tämän päivän

sairaalassa. Tarkoituksena on kehittää potilasmonitorointia siten, että keskeisten

elintoimintojen monitorointi voisi toteutua non-invasiivisesti (käytönnössä potilaan ihon

päältä) rekisteröimällä mitattava tapahtuma, jonka jälkeen se siirrettäisiin langallisesti

potilasvuoteen tallentavaan ”keskusyksikköön”. Tästä informaatio olisi siirrettävissä

eteenpäin langattomasti esim. Bluetooth-teknologiaa hyväksikäyttäen. Oleellista on, että

potilaasta kerättävä tieto tulee olla siirrettävissä langattomasti keskusvalvomoon, jossa

useamman potilaan seuranta voi toteutua samanaikaisesti. Laitteen prototyyppiä

tarkastellaan perusteellisemmin diplomityön kappaleessa 5 – Tekninen ratkaisu

älykkälle potilasvuoteelle.

Seuraavaksi tarkastellaan kirjallisuuden perusteella joitakin keskeisimpiä elintoimintoja

koskevia monitorointeja, mittauksen teoreettista taustaa ja mittaukseen käytettävää

laitteistoa. Lopuksi tarkastellaan nykyisiä teknologisia sovelluksia, joita on jo

kaupallisesti saatavilla ko. elintoimintojen monitorointiin.

16

2.1.1 Elektrokardiografia (EKG)

Potilaan sydämen toiminnan seuraaminen on yksi keskeisimmistä tehohoidossa olevan

potilaan mitattavista elintoiminnoista. Sydämen lyöntitiheys, rytmihäiriöt sekä akuuttiin

sydänlihasvaurioon liittyvät muutokset voidaan rekisteröidä potilaaseen kytketyn

monitorin avulla. Sydämen toiminnassa tapahtuvat muutokset heijastavat potilaan tilaa

ja näiden muutosten reaaliaikainen monitorointi on välttämätöntä leikkausten jälkeen ja

tehohoidossa.

Elektrokardiografiaksi (EKG) ("sydänfilmiksi") kutsutaan yleisesti sydämen

aiheuttamien sähköisten toimintojen rekisteröintiä. Sydän aiheuttaa sykähtäessään

voimakkaita aktiopotentiaaliheilahduksia, jotka leviävät sähköä johtavien nesteiden

kuljettamana kaikkialle ympäri elimistöä. Niiden rekisteröiminen on melko vaivatonta

ja voidaan suorittaa lähes mistä kohdasta elimistöä tahansa. Potentiaaliheilahduksia

rekisteröitäessä kiinnitetään elektrodit, jotka johtavat sähköä, pääsääntöisesti

standardoituihin mittauspisteisiin (kuva 1). Rekisteröintilaite piirtää kuvaajan, jota

kutsutaan elektrokardiogrammiksi. Se kuvaa kahden elektrodin välisen jännitteen

muuttumista ajan funktiona [Heikkilä 2006, Nienstedt, Hänninen 2004].

Kuva 1. Kolmipistekytkentäisen EKG:n standardoidut mittauspisteet. EKG paloittelee

jokaisen sydämen sykäyksen sarjaksi sähköisiä aaltoja. Näistä aalloista kolme; P-,

QRS- sekä T-aalto liittyvät sydämen supistuksiin. P-aalto heijastaa aktiivisuutta

sydämen ylemmissä kammioissa. QRS- sekä T-aalto heijastavat aktiivisuutta sydämen

alemmissa kammioissa [http://www.chadwickmedical.com/images/ekg.jpg].

17

EKG:tä mitataan tavallisesti kiinnittämällä kumpaankin käteen sekä vasempaan

alaraajaan kuhunkin yksi elektrodi. Tätä kokonaisuutta kutsutaan raajakytkennäksi.

Tämän lisäksi kuusi elektrodia asetetaan rintakehälle siten, että ne kulkevat rivissä

rintalastan oikeasta laidasta rintalastan vasempaan kupeeseen. Tätä puolestaan kutsutaan

rintakytkennäksi ja tällöin molemmat kädet sekä vasen jalka ovat kytkettyinä yhteiseen

vertailuelektrodiin. Vaihtoehtona rintaelektrodeille potilas voi käyttää myös nieltävää

ruokatorvielektrodia. Elektrodikytkentöjen suuri määrä johtuu siitä, että sydänvaurion

paikka tulee määrittää tarkasti. Sydäntä voidaan näin tutkia eri suunnilta, mm. suoraan

potilaan takaa, käyttämällä ruokatorvielektrodia. Vaurio saadaan näkyviin useimmiten

vain tietyn kytkennän avulla [Nienstedt, Hänninen 2004].

Sydämen toimintaa sekä mahdollisia piileviä vauriota voidaan tutkia myös

rasituskokeen avulla, jolloin kohdehenkilön EKG mitataan ennen rasitustilannetta,

rasitustilanteessa sekä sen jälkeen. Myös EKG:n pitkäaikaisrekisteröinti on hyödyllinen

keino esim. rytmihäiriöiden seurannassa. Vektorikardiografiassa puolestaan luodaan

kolmiulotteinen kuva sydämen sähköisestä toiminnasta. Nykyisellä teknologialla EKG-

käyrät voidaan lähettää asiantuntijalääkärille lausuntoa varten langattomasti, esimerkiksi

matkapuhelimen WAP-yhteyttä käyttäen [Nienstedt, Hänninen 2004].

Elektrokardiogrammi koostuu normaalisti P-aallosta, QRS-kompleksista sekä T-aallosta

(kuva 2). Rekisteröitävät jännitteet ovat suuruusluokaltaan muutamia millivoltteja.

Ennen sydämen eteisen supistumista syntyy eteislihaksessa depolarisaatiovirta, joka

aiheuttaa P-aallon. Ennen sydämen kammioiden supistumista syntyy niinikään

kammiolihaksessa depolarisaatiovirta, joka aiheuttaa QRS-kompleksin. T-aalto johtuu

puolestaan kammioiden lepojännitteen palautumisesta eli repolarisaatiosta [Rosenberg

et al 1999].

18

Kuva 2. Elektrokardiogrammi, joka koostuu P-aallosta, QRS-kompleksista ja T-aallosta

[http://www.soveinc.com/Scanned%20Images/ekg.gif].

Nykyisin käytössä sydämen toiminnan monitorointiin on kiinteä 12-kanavainen EKG-

rekisteröinti, jota käytetään esim. perusterveydenhuollossa potilasvastaanotoilla ja

sairaaloiden poliklinikoilla. 12-kanavaisen EKG:n tuloste on yleensä paperiliuska, jonka

tulkinta on helpompaa ja tarkempaa kuin monitorista tulkittava sydänkäyrä. EKG-

tuloste arkistoidaan potilaan muiden sairauskertomusten yhteyteen. Akuutteja

potilastutkimuksia varten (esim. ensiapupoliklinikalla ja ambulansseissa) voidaan

käyttää 3-kanavaista EKG-rekisteröintiä, jossa rintakehälle kiinnitetään kolme

vakioanturia, joiden informaatio tallennetaan ja siirretään tarkasteltavaksi monitorille

[Alesanco ym. 2006, Rosenberg ym. 1999].

EKG-tuloste voidaan nykyisin siirtää langattomasti esim. sairaalassa sijaitsevalle

vastaanottimelle kahdella eri tavalla: reaaliaikasesti tai esitallennettuna tiedonsiirtona.

Aikaisemmin käytössä on tyypillisesti ollut esitallennettu tiedonsiirto. Menetelmä on

yksinkertainen ja tehokas ja sitä voidaan käyttää tapauksissa, joissa reaaliaikainen EKG-

käyrän valvonta ei ole välttämätöntä. Esimerkkinä tilanteesta, jossa esitallennettua

tiedonsiirtoa käytetään, olisi mm. tilanne, jossa kotihoitopotilaan EKG-käyrää

tallennetaan ja tieto lähetetään kardiologille analysoitavaksi ja tulkittavaksi. Vaikka

esitallennettu tiedonsiirto onkin maailmanlaajuisesti ollut laajassa käytössä, valtaosassa

kriittisistä sairastapauksia reaaliaikainen tiedonsiirto olisi kuitenkin parempi vaihtoehto

[Alesanco ym. 2006].

19

Useissa alkavan sydäninfarktin sairastapauksissa on tullut ilmi, että ambulanssissa

suoritettava reaaliaikainen 12-kanavainen EKG antaa lisää aikaa trombolyyttisen hoidon

(sepelvaltimotukoksen liuotushoito) suorittamiseen, minkä tarkoitus on lopettaa

sepelvaltimotukoksen aiheuttama sydänkohtaus ja palauttaa normaali

sydänlihastoiminta. Vaikka esitallennettu tiedonsiirto on myös mahdollista suorittaa

matkalla ambulanssista sairaalaan, on reaaliaikainen EKG-monitorointi parempi, sillä se

antaa kardiologille enemmän aikaa tarkkailla potilasta sairaalasta käsin

ambulanssimatkan aikana ja vähentää potilaan evaluointiaikaa tämän saavuttua

sairaalaan. Tämä on erityisen tärkeää, kun potilaan kuljetusmatka sairaalaan on pitkä.

Reaaliaikainen EKG-monitorointi edellyttää kuitenkin varsin tehokasta langatonta

tiedonsiirtoyhteyttä [Alesanco ym. 2006].

Kuva 3. Esimerkki EKG-keskusmonitorin näytöstä. Kuvassa: 1) potilastiedot; 2)

signaali-ikkuna; 3) HF-pulssi, AP-valtimoverenpaine, BT-ruumiin lämpötila, RV-

hengitystilavuus, RF- hengitysnopeus; 4) hälytyskuvake; 5) tapahtumamuistio; 6)

hälytys ja sairaanhoitajan kutsukuvakkeet; 7) huoneen lämpötilan ja huoneen

valoisuuden indikaattorit; ja 8) aloitus/lopetusnäppäin kaikkien signaalien

nauhoitukseen [Várady ym. 2002].

20

2.1.2 Verenpaine

Arviolta noin 50 miljoonalla eli noin joka neljännellä amerikkalaisella aikuisella on

korkea verenpaine. Tästä huolimatta yli 15 miljoonaa heistä ei ole tietoinen tilastaan.

Verenpaine on, etenkin teollisuusmaissa, eräs johtavista väestön kuolinsyistä. Myös

Suomessa sydän- ja verisuonisairaudet ovat jo vuosikymmeniä olleet maan johtava

kuolinsyy. Tästä syystä verenpaineen mittaaminen onkin yksi tärkeimmistä

lääketieteellisistä hoitotoimenpiteistä [Budinger 2003].

Verenpaine lasketaan veren virtausmäärän ja perifeerisen kokonaisvastuksen

perusteella. Perifeerinen- eli ääreisvastus tarkoittaa kaikkia niitä tekijöitä, jotka

hidastavat veren virtausta suurista valtimoista poispäin. Pääasiassa tähän vaikuttaa veren

ja verisuonten seinämien välinen hankaus, joka riippuu lähinnä verisuonten

keskimääräisestä läpimitasta. Verenpaine riippuu sydämen pumppaaman veren määrästä

sekä siitä, kuinka nopeasti veri pääsee virtaamaan valtimoista hiusverisuoniin

[Nienstedt, Hänninen 2004].

Verenpaineen on oltava riittävän suuri, jotta veri pystyy nousemaan painovoimaa

vastaan (lähinnä sydämestä aivoihin). Verenpaine on sitä suurempi, mitä alempana veri

sijaitsee ihmisen elimistössä. Tästä syystä yleensä aikuisen (kookkaaman) ihmisen

verenpaine on suurempi kuin lapsen [Nienstedt, Hänninen 2004].

Verenpainetta mitatessa keskeiset termit ovat systolinen ja diastolinen verenpaine.

Systolinen verenpaine tarkoittaa suurimmillaan olevaa suurten valtimoiden

verenpainetta. Verenpaine on suurimmillaan, kun vasen kammio systolen aikana työntää

verta suuriin valtimoihin. Diastoliseksi verenpaineeksi kutsutaan pienintä suurten

valtimoiden verenpainetta juuri ennen systolea. Diastolen aikana sydämen vasemman

kammion verenpaine saavuttaa miniminsä. Sulkeutuneen aorttaläpän yläpuolella aortan

verenpaine laskee sitä mukaa kuin verta siirtyy pienempiin verisuoniin. Nuorella,

terveellä aikuisella systolinen verenpaine on keskimäärin 120 mmHg (16 kPa).

Diastolinen verenpaine on puolestaan noin 75 mmHg (10 kPa) [Nienstedt, Hänninen

2004].

21

Verenpainetta voidaan mitata joko suoralla menetelmällä, jossa viedään katetri suonen

sisään tai epäsuorasti Riva-Roccin kehittämällä mittarilla. Jälkimmäinen menetelmä,

Riva-Roccin menetelmä on näistä yleisempi. Menetelmässä verenpaine mitataan

normaalisti raajan, esim. käsivarren ympäri kierretyn mansetin avulla. Mansettiin

pumpataan ilmaa ja tätä ilmanpainetta seurataan mittarista. Paine nostetaan niin

korkeaksi, että mansetin puristuksen seurauksena valtimo painuu kasaan, jolloin veren

virtaus tällä kohdalla pysähtyy. Tämän jälkeen painetta hitaasti lasketaan. Kun

ilmanpaine mansetissa laskee verenpaineen huippuarvon alapuolelle, alkaa verivirtaa

jälleen työntyä hetkittäin mansetin alitse. Näin aiheutuu sysäys, joka voidaan havaita

tunnustelemalla pulssia mansetin alapuolella tai käyttämällä stetoskooppia. Systolinen

verenpaine on se mittarinlukema, jolla kyseinen sysäys tulee havaittavaksi. Kun painetta

on laskettu niin paljon, että diastolenkin aikana verivirta pääsee mansetin alitse,

muuttuu verivirta sykkivästä tasaiseksi ja sykkeen ääni heikkenee äkillisesti. Tällöin

saadaan diastolinen verenpaine. Se voidaan määrittää stetoskoopilla kuunneltaessa

[Nienstedt, Hänninen 2004].

Verenpainetta mitatessa on syytä kiinnittää huomiota koehenkilön asentoon sekä

fyysisten ja mahdollisesti myös henkisten tekijöiden vaikutukseen. Esimerkiksi

vastikään suoritettu lihastyö kohottaa verenpainetta, kuten myös voimakas stressi.

Kannettava verenpainemittari on tärkeä, koska sen avulla voidaan välttää tavallinen

”valkotakkiefekti” (kutsutaan myös vastaanottoverenpaineeksi), jossa lääkärin luo

saapuessaan potilaan verenpaine yleensä nousee tai tietyissä tilanteissa saattaa myös

laskea. Tämä johtuu siitä, että potilas voi jännittää lääkärissä käyntiä ja tämä aiheuttaa

potilaalle suhteettoman korkeat verenpainearvot [Budinger 2003, Nienstedt, Hänninen

2004].

On myös mahdollista, että potilas saa käänteisen ”valkotakkiefektin”, jolloin potilaan

verenpainearvot laskevat normaalia matalammiksi, sillä potilas tuntee olonsa

rentoutuneeksi lääkärien ja hoitajien ympäristössä. Edellisistä johtuen kannettaville,

potilaan itse käyttäville, mittareille löytyy jatkuvasti kasvava kysyntä. Markkinoille on

tullut vasta muutamia kannettavia verenpainemittareita, jotka mittaavat potilaan

22

verenpainearvot kotiolosuhteissa ja lähettävät ne langattomasti lääkärille sairaalaan,

josta tämä voi vaivattomasti arvioida potilaan tilaa [Budinger 2003].

2.1.3 Pulssin etenemisaika

Pulssin etenemisaika viittaa aikaan, joka pulssiaallolla kestää kulkea kahden

ääreisverenkiertoon kuuluvan pisteen välillä. Nopeus, millä valtimoverenpaineaalto

matkaa, on käänteisesti verrannollinen verisuoniston joustokykyyn. Koska verisuoniston

jäykistymisen (jännitystilan) ja akuuttisen verenpaineen kohouman välillä on suora

riippuvuus, pulssin etenemisajan laskut ovat verrannollisia verenpaineen kohoumiin.

Käänteisesti, kun verenpaine laskee, verisuoniston jäykkyys laskee ja pulssin

etenemisaika kasvaa [Budinger 2003].

Pulssin etenemisajan mittauksen tärkeys piilee siinä, että verisuoniston rentous vaikuttaa

ensi kädessä sydänverisuonitautien esiintymisherkkyyteen. Suhde verisuoniston

rentouden tai mukautumiskyvyn heikkenemisen ja ateroskleroosin välillä uskotaan

olevan suhteessa endoteelisen järjestelmän funktioon ja näin ollen myös

ateroskleroosiin [Budinger 2003].

2.1.4 Hengityksen monitorointi

Aikuisen ihmisen hengitystiheys on lepotilassa noin 12-14 kertaa minuutissa. Yhdellä

hengenvedolla vedetään noin puoli litraa ilmaa keuhkoihin. Minuuttitilavuudeksi tulee

näin ollen noin 6-7 litraa lepotilassa. Lihasrasitus kasvattaa sekä hengitystiheyttä että

hengityksen minuuttitilavuutta. Pienten lasten hengitystiheys on korkeampi kuin

aikuisten, imeväisten jopa 30-40 kertaa minuutissa. Leikkauksenjälkeiset kipu ym.

stressitilanteet sekä kuumereaktio lisäävät hengitystiheyttä [Nienstedt, Hänninen 2004].

Jotta voidaan todeta potilaan hengitys, vaaditaan sekä hengitysliikkeen että ilmavirran

havaitsemista. Potilaan hengittäessä normaalisti tämä toimenpide vaikeutuu, jos

23

potilasta seurataan etäältä tai jos toimenpidealueen näkyvyys on peittynyt tai muuten

heikko. Tässä tapauksessa käytetään useimmiten apneamonitoria, jollaisena toimii

rintakehän EKG-elektrodien välistä, hengitysliikkeen aiheuttamaa, muuttuvaa

impedanssia mittaava monitori [Rosenberg ym. 1999].

Kun vastuu hengityksestä siirretään koneelle, tulee hengityskiertoon kytkeä

apneamonitori. Tällaisena toimii mm. positiivisen paineen hälytin, joka aktivoituu, jos

kierron paine kriittisen ajan kuluessa (esim. parikymmentä sekuntia) ei nouse

hengitysvirtausta aiheuttavaksi. Koska valvottava tapahtuma on ensisijaisen tärkeä,

kannattaa aina varmistaa sen toteaminen aktivoimalla hälytykset myös pienestä

uloshengityksen minuuttitilavuudesta tai puuttuvan uloshengityksen ilmaisevasta

vähäisestä ja tasaisesta hiilidioksista hengitysilmassa [Rosenberg ym. 1999].

Aina ei ole kuitenkaan mahdollista valvoa intuboimattoman (eli henkilö ei ole kytketty

hengitysputkella hengityskoneeseen) spontaanisti hengittävän potilaan hengityksen

minuuttitilavuutta. Tässä tilanteessa on vaikea havaita hiilidioksidin kertymistä

elimistöön ja onkin herkästi turvauduttava verikaasuanalyysiin, jotta voidaan sulkea

pois hypoventilaation (vähentyneen keuhkotuuletuksen) mahdollisuus. Intuboidulta

potilaalta on mahdollista mitata uloshengityksen minuuttitilavuus siten, että johdetaan

uloshengityskaasut hengityskoneen respirometriin. Respirometri toimii joko

turbiiniperiaatteella tai se laskee kaasun volyymin lämmitetyn sähkölangan

jäähtymisestä. Tehokkain ratkaisu on sijoittaa anturi intubaatioputken kärkeen.

Anturissa ohjataan osa ilmasta vastuksen läpi. Kun mitataan vastuksen kummallakin

puolella oleva paine-ero, saadaan erittäin tarkka käsitys sekä sisään- että

uloshengitetystä tilavuudesta. Jos näiden kahden välillä havaitaan merkittävä ero, on

kyseessä oletettavasti ilmavuoto keuhkokudoksesta tai vuoto intubaatioputken

kalvosimen ohi [Rosenberg ym. 1999].

Jokainen hengityskone sisältää painemanometrin. Hengitystiepaineen muutos, joka

tapahtuu tilavuusohjatun ventilaation aikana, kuvaa keuhkokudoksen, hengitysteiden tai

rintakehän tilaa herkästi, muttei kovin yksityiskohtaisesti. Paineen äkillinen nousu

merkitsee tavallisesti joko intubaatioputken tukosta tai ilmarintaa. Hitaammin esiintyvät

24

paineen kohtalaiset nousut viittaavat yleensä joko lisääntyneeseen ilmatievastukseen tai

heikentyneeseen keuhkokudoksen ja rintakehän myötäävyyteen eli komplianssiin.

Dynaaminen komplianssi voidaan määrittää mekaanisen ventilaation aikana niin, että

jaetaan hengityksen kertatilavuus sillä paineen muutoksella, minkä hengitys aiheuttaa.

Komplianssi indikoi varsin herkästi keuhkokudoksen tilan. Heikkenevä komplianssi

tarkoittaa tavallisesti keuhkojen nestepitoisuuden lisääntymistä joko kohonneen

keuhkokapillaaripaineen tai permeabiliteettihäiriön johdosta ja voimistuva komplianssi

puolestaan kertoo myönteisestä vasteesta terapiaan tai paremmasta ventilaatiomallista.

Jos hengityskoneeseen on asetettu virtausmalli, jossa virtaus keskeytyy kokonaan sekä

sisään- että uloshengityksen päätteeksi, voidaan tehdä päätelmiä ilmatievastuksesta ja

komplianssista hengitystiepaineessa havaittujen muutosten perusteella. Paine-ero

huippupaineen ja tasannevaiheen välissä on suoraan verrannollinen ilmatievastuksen

kanssa ja tasannevaiheen paine on kääntäen verrannollinen komplianssin kanssa

[Rosenberg ym. 1999].

Koko hengityssykliä voidaan tarkastella paine-tilavuus- ja tilavuus-virtaussilmukoita

hyväksikäyttäen, kun hengitysletkujen ja intubaatioputken väliin lisätään anturi, jossa

osa kaasuvirtauksesta johdetaan vastuksen läpi, ja mitataan paine-ero vastuksen yli.

Valvontamentelmää kutsutaan sivuvirtausspirometriaksi. Silmukoita tarkastelemalla

voidaan havaita keuhkojen ventilaation vaikeutuminen esim. keuhkopöhössä sekä

voidaan myös havaita uloshengityksen hidastuminen ja ilman salpautuminen

keuhkoihin pienten ilmateiden ahtaumassa. Eräs tärkeä käytännön sovellutus

sivuvirtausspirometrialle on endobronkiaaliputken liikkumisesta johtuvien

virheasentojen pikainen havaitseminen [Rosenberg ym. 1999].

Eräs ensimmäisistä langattoman hengitysmonitorin sovelluksista on radiolähetin-

vastaanotinjärjestelmä mm. pienten lasten hengitysäänten kotimonitorointiin. Nämä

järjestelmät toimivat 900 MHz:n taajuudella ja mahdollistavat yhteyden vielä noin 30

metrin etäisyyksilläkin [Budinger 2003].

Päämotivaatio hengityksen monitorointijärjestelmille on ollut pyrkimys estämään

ennakolta vastasyntyneiden äkkikuolema (sudden infant death syndrome eli SIDS), joka

25

näyttää liittyvän aiheuttajalta tuntemattomaan hengityskatkokseen. Hengitysrytmejä

mitataan tällä hetkellä suorilla lankakytkentätekniikoilla, jotka ovat vaivalloisia etenkin

pikkulapsille sekä myös muille potilaille, sillä heihin kytketään samanaikaisesti kiinni

useita johtoja [Budinger 2003].

Kaupallisesti saatavilla oleva sydämen ja keuhkojen monitori ”SpiroGuard C”

(valmistaja Hoffrichter, Saksa) hyödyntää tehokkaasti hengityksen monitoroinnin sekä

langattoman teknologian yhdistymisen mukanaan tuomia mahdollisuuksia. Laite toimii

siis langattomana hälytysjärjestelmänä mm. pienten lasten hengityskatkoksien varalle.

Jotta voitaisiin määritellä tunnistustarkkuudet keskushermoston hengityskatkoksille,

ahtauttaville hengityskatkoksislle sekä näiden sekoitukselle, suoritettiin kliininen koe,

jossa vertailtiin monitorin signaalien taajuuksia sekä rytmejä niihin, jotka oli

samanaikaisesti rekisteröity ääntä rekisteröivällä menetelmällä. Arviolta puolet

hälytyksistä oli vääriä hälytyksiä. Näitä voitaisiin vähentää asettamalla apnean

havaintoajaksi yli 15 sekuntia, kiristämällä hengitysvyötä tiukemmalle (parantamalla

signaalia) ja laittamalla laite pois, kun lapsi on hereillä ja osoittaa fyysistä aktiivisuutta.

Langaton järjestelmä tekee ”SpiroGuard C”:stä varteenotettavan vaihtoehdon

kotimonitorointia varten [Budinger 2003].

CHIME:ä (Collaborative Home Infant Monitoring Evaluation) varten on myös kehitetty

laite lasten monitorointiin kotiolosuhteissa, joka mittaa useita elintoimintoja. Monitori

mittaa lapsen hengitystä hengityksen induktanssin pletysmografialla sekä rintakehän

läpi kulkevan impedanssin avulla. Lisäksi mittauksen kohteena ovat lapsen EKG,

sydämen syke, R-R tauko (kesto kahden perättäisen EKG:n R-aallon välillä),

valtimoveren hemoglobiini O2:n saturaatio elimistön ääreisosissa sekä nukkuma-asento.

Tämän laitteen katsottiin olevan ylivertainen perinteisiin monitoreihin verrattuna ja

siten sopiva CHIME-tutkimukseen [Budinger 2003].

26

2.1.5 Liikkeen monitorointi

Unen tutkimuksen tavoitteet ovat motivoineet liiketunnistinpohjaisten järjestelmien

kehitystä mittaamaan kohdehenkilön liikkeitä. Nämä järjestelmät, jotka on kehitetty

noin 15 vuotta sitten, perustuvat pietsoelektrisen sähkön tai kapasitanssin muutosta

mittaaviin liiketunnistimiin. Järjestelmien suorituskyky on luotettava, jopa silloinkin,

kun liiketunnistin mittaa vain yksiulotteista liikettä. Laitteita on kaupallisesti saatavilla

lukuisista yrityksistä ja niitä käytetään tällä hetkellä potilaiden aktiivisuuden

monitorointiin ja niitä markkinoidaan tarvikkeena kaikille, jotka ovat kiinnostuneita

siitä, kuinka pitkiä matkoja he liikkuvat. Laitteet sopivat mainiosti esim.

urheilutarkoituksiin. Laitteita voidaan käyttää esimerkiksi ranteen tai vyötärön

ympärillä (kuva 4) [Budinger 2003].

Kuva 4. Päällepuettava liiketunnistin, joka mahdollistaa koehenkilön päivittäisen

liikkumisen tai mahdollisen kaatumisen jatkuvan monitoroinnin. Langattomasti

siirrettävä tieto voidaan tallentaa paikalliseen verkoston solmukohtaan tai vyöllä

kannettava lähetin voi lähettää hälytyssignaaleja tai lähettää liikeinformaatiota esim.

sairaalan monitorointilaitteistoon [Budinger 2003].

Vaikka valmistajat väittävätkin yksiulotteisten liiketunnistimien riittävän liikkeen

tunnistamiseen, vaaditaan kolmiulotteinen laite tarkan fyysisen aktiivisuuden

mallintamiseen sekä kaatumisen havaitsemiseen. Kaupallisesti saatavilla oleva

kävelytunnistin on hyvä esimerkki yksiulotteisesta liiketunnistimesta. Se toimii

27

ainoastaan kävelyn vertikaaliliikkeen tunnistukseen, eikä reagoi lainkaan liikkeeseen

horisontaalitasossa [Budinger 2003].

2.1.6 Hapetusaste

Leikkauksesta toipuvan ja tehohoidossa olevan potilaan elimistön hapettumista

seurataan valtimoveren happiosapaineen (paO2) muutoksia tarkkailemalla. Tämä

voidaan tehdä valtimoverestä otetusta verinäytteestä analysoiden happiosapaineet

kemian laboratoriossa. Nykyisin hapettumista voidaan seurata myös ihon läpi mitaten,

esim. sormen päässä olevan anturin rekisteröimänä.

2.1.7 Pulssioksimetria

Oksimetria mittaa oksihemoglobiinin ja deoksihemoglobiinin suhdetta elimistössä.

Kudoksen happisaturaatio nähdään hapen määränä elimistöä kiertävän veren

hemoglobiinissa. Hapen määrä on tärkeä mitattava suure sairaalan akuutissa

potilasmonitoroinnissa, sairaskohtauksien tapahtumapaikalla sekä tehokkaassa

puoliakuutissa potilasmonitoroinnissa kotiolosuhteissa. Yksinkertaisin menetelmä

hapen määrän mittaukseen on pulssioksimetria, missä valon differentiaalinen

absorboivuus korvalehden tai sormenpään kapillaariverkoston läpi voi antaa

kohtuullisen luotettavan parametrin, joka mahdollistaa jatkuvan monitoroinnin.

Useimmat tämänhetkiset järjestelmät on suunniteltu langallisiksi, potilassänkyyn

kytkettäviksi eikä langattomille laitteistolle ole ollut liiemmälti kysyntää. Tosin

tulevaisuudessa kysyntä luultavasti kasvaa mm. lasten sekä uniapneapotilaiden

etämonitoroinnin tarpeesta [Budinger 2003].

Pulssioksimetriassa mittaus suoritetaan kahdella määrätyllä aallonpituudella.

Ensimmäinen aallonpituus on noin 660 nm, jossa valon absorboivuudessa on suuri ero

Hb:n ja HbO2:n välillä. Toinen aallonpituus valitaan tyypillisesti 805-960 nm:n välille

lähelle infrapuna-aluetta. 805 nm:n läheisyydessä valon absorboivuus on suunnilleen

28

sama Hb:n ja HbO2:n välillä. Happisaturaatioprosentin mittaus laboratorio-olosuhteissa

on suoritettu vertaamalla siirretyn valovoiman määrää säteilyvalovoiman määrään.

Toinen keino on verrata näiden kahden aallonpituuden optisia tiheyksiä keskenään.

Mitattaessa luonnollisissa olosuhteissa on otettava huomioon laskimoveren sekä

verettömien kudosten aiheuttama valon absorptio. Tämä saadaan aikaan vertaamalla

optisia AC-tiheyksiä DC-tiheyksiin kahden kyseisen aallonpituuden yli. Nämä tiheydet

määritellään lähetettyjen valosignaalien aikaeron avulla, joka saadaan pulssittamalla

nopeasti valoa kahdella perättäisellä aallonpituudella sydämen lyöntisyklin aikana,

mistä seuraa nimi pulssioksimetria [Budinger 2003].

Pulssioksimetriasignaali aiheutuu valtimoveren määrän muutoksista, jotka johtuvat

sydämen sykkeestä. Signaalin voimakkuus riippuu ääreisverisuonistoon saapuvien

veripulssien määrästä, veren, ihon ja kudoksen optisesta absorptiosta sekä

aallonpituudesta, jota on käytetty valaisemaan veri. Sähköiset piirit erottavat signaalit

kahdesta aallonpituudesta pulssillisiksi (AC) sekä pulssittomiksi (DC)

signaalikomponentiksi. Algoritmi pulssioksimetrin sisällä suorittaa matemaattisen

normalisoinnin, jonka mukaan AC-signaali kummastakin aallonpituudesta jaetaan

vastaavan DC-komponentin mukaan. DC-komponentti liittyy verettömän kudoksen

absorptioon jäljelle jäävään ääreisvereen, kun sydän on diastolessa, laskimovereen sekä

ihon pigmentin määrään. Koska oletetaan, että pulssillisten (AC) signaalikomponenttien

osuus fotopletysmogrammista (hengitystiheysmittarista) johtuu ainoastaan

ääreisverenkierron komponentista, tämä skaalausprosessi tuottaa normalisoidun

infrapunasuhteen (R), joka on riippuvainen ääreisveren väristä, mutta riippumaton

kudokseen saapuvan ääreisveren määrästä systolen aikana, ihon pigmentaatiosta, ihon

paksuudesta sekä verisuonijärjestelmän rakenteesta. Näin ollen laitetta ei tarvitse

kalibroida uudestaan eri potilaille suoritettavien mittausten välillä [Budinger 2003].

Uusista sovelluksista parhaimpiin kuuluu tällä hetkellä ranteeseen kiinnitettävä

Minoltan Pulsox 3 – pulssioksimetri, jolla voidaan mitata sekä pulssinopeutta että veren

happisaturaatiota noin 2 % tarkkuudella. Laitteiston näyttö sijaitsee ranteen kohdalla ja

siitä kulkee johto sormenpäässä sijaitsevaan sensoriin. Laitteisto on markkinoiden

pienimpiä ja se toimii kahdella AAA-paristolla noin 48 tuntia ja sen paino on 42

29

grammaa. Laitteessa on rajapinta tiedon keräämiseen niin, että tietoa voidaan lähettää

kätevästi langattomassa lähiverkossa (WLAN) joko suoraan tiedonkeruukappaleille

sairaalassa tai kotona tai epäsuorasti henkilön on-board LAN:in kautta [Budinger 2003].

Uutta kannettavaa PDA-pohjaista pulssioksimetrisovellusta on testattu ja kehitetty

(Yuan-Hsiang Lin ja työryhmä, 2004). Myös tämä laite hyödyntää WLAN:ia.

Pulssioksimetri on integroitu yhdessä kolmipäisen EKG-monitorin kanssa PDA-

laitteeseen (kuva 5). Tämä tarjoaa pulssioksimetria- sekä EKG-tiedon reaaliaikaisen

tallennus- ja eteenpäinlähetysmahdollisuuden. Järjestelmään kehitetty näyttö on

kooltaan erittäin pieni ja kevyt, mikä mahdollistaa laitteen helpon kannettavuuden.

Tämän lisäksi laitteen hyödyntämä WLAN-rajapinta parantaa merkittävästi laitteen

käytettävyyttä langattomaan monitorointiin. Tutkimusten mukaan laite on varsin

käyttäjäystävällinen sekä kätevä sovellus potilaan kuljetukseen [Lin ym. 2004].

Kuva 5. WLAN-pohjainen kannettava langaton pulssioksimetri ja kolmipäinen EKG-

monitori [Lin ym. 2004].

Huipputarkat ääreisverenkierron happisaturaatiomittaukset (SaO2) saadaan tavallisesti

suoritettua käyttämällä läpäiseviä pulssioksimetrejä kliinisissä tilanteissa. Laitteiden

käyttöalue rajoittuu pääasiassa ääreisalueiden kudoksiin, kuten sormenpäihin,

30

korvalehtiin sekä varpaisiin, joista voidaan havaita lähetetty valo. Vaihtoehtoisesti

heijastusoksimetri voi mitata SaO2:sta eri kohdista kehoa, etenkin muista kehon osista,

kuten otsasta, poskesta, ranteesta jne. Heijastusoksimetriä varten on otettu käyttöön

aallonpituusyhdistelmä 730/880 nm, jotta saataisiin heijastussuhteesta lineaarinen sekä

laajempi SaO2 alue 30-100 % verrattaessa tätä perinteisissä järjestelmissä käytettävää

660/910 nm aallonpituusyhdistelmää. Pulssiheijastusoksimetrin anturia voidaan käyttää

lukuisissa kehon osissa sekä sairaala- että kotihoidossa avustamaan aikaisessa sydämen,

keuhkojen sekä ääreisverenkiertohäiriöiden diagnosoinnissa [Budinger 2003].

2.1.8 Hiilidioksidin osapaineen mittaus

Hiilidioksidin osapaineen mittaamisen ihmisen ihon pinnalta esitteli ensimmäisen

kerran Carman U. Severinghaus vuonna 1960. Ihon läpi, sitä kuitenkaan rikkomatta,

tutkittava CO2:n osapaine voidaan mitata kuvan mukaisella kannettavalla laitteistolla

(kuva 6) [Budinger 2003].

Kuva 6. Sensori, joka mittaa hiilidioksidin osapaineen ihon pinnalta. Ihon

lämmittäminen edistää veren siirtymistä ääreisverenkiertoon [Budinger 2003].

CO2-anturi on lasinen pH-elektrodi, jossa on Ag/AgCl-referenssielektrodi, jota

käytetään lämmityselementtinä. Elektrolyyttinä toimiva bikarbonaattipuskuri sijoitetaan

elektrodin pinnalle. Hiilidioksidia lävistävä ohut teflonpinta erottaa anturin

ympäristöstään [Budinger 2003].

31

pCO2-mittari toimii Stow-Severinghaus-periaatetta noudattaen, eli pH-elektrodi

havaitsee muutoksen pCO2 konsentraatiossa. Tätä laitteistoa kalibroidaan tunnetulla

CO2-konsentraatioratkaisulla. Anturin alaisen ihon lämmittäminen aiheuttaa kasvun

mitatussa pCO2:ssa, koska CO2:n kudoksen liukoisuus heikkenee lämpötilan kasvaessa.

Myös mitattava paikallinen kudoksen aineenvaihdunta kasvaa ihon lämmittämisen

seurauksena, koska solun aineenvaihdunta on suoraan verrannollinen ihon lämpötilan

kanssa. Lisäksi ihon lämmitys kasvattaa hiilidioksidin siirtymänopeutta stratum

corneumin (uloin ihokerros) läpi, mikä kasvaa lämpötilan kasvaessa [Budinger 2003].

Näiden kolmen tekijän seurauksena (jotka kaikki pyrkivät kasvattamaan ihon päältä

mitattavia pCO2-arvoja) ihon lämmittäminen tuottaa pCO2-arvoista suurempia kuin

vastaavat verisuonijärjestelmän pCO2-arvot. Tästä huolimatta ihon päältä mitatut pCO2-

arvot sekä verisuonijärjestelmän pCO2-arvot korreloivat yleensä tyydyttävästi toistensa

kanssa. Koska CO2-elektrodin kalibraatiokuvaajan gradientti on käytännössä katsoen

sama kuin Nernstin yhtälössä (1), ei kaksipistekalibrointia tarvita. Nernstin yhtälö

voidaan kirjoittaa muodossa:

(1)

Missä E on tasapainopotentiaali, k on Boltzmanin vakio, T tarkoittaa absoluuttista

lämpötilaa, e on alkeisvaraus, Z ionin valenssi (Na+ ja K+, +1; Cl-, -1), cu ionin pitoisuus

solun ulkopuolella ja cs sisäpuolella [Budinger 2003].

Ihon päältä mittaavilla pCO2-sensoreilla on vasteet minuuttijärjestyksessä, jotka

riippuvat itseaiheutetusta ihon lämpötilasta, kun vaadittu aika käytännössä suurimmalle

mahdolliselle eli n. 44 asteen lämpötilalle on 3,5 minuuttia [Budinger 2003].

3. Langaton tiedonsiirto

32

Sairaalaympäristön langattomaan tiedonsiirtoon on olemassa kolme vaihtoehtoa:

Radiotaajuiset sähkömagneettiset signaalit, optiset infrapunasignaalit sekä akustiset

signaalit. Pääpaino langattomassa tiedonsiirrossa on yleensä keskittynyt radiotaajuisiin

sähkömagneettisiin signaaleihin, mutta myös optinen tiedonsiirto voi olla tehokas

ratkaisu; sen eräs keskeinen etu kahteen muuhun verrattuna on sen hyvä

häiriönsietokyky (esim. sairaaloissa). Akustinen tiedonsiirto EKG-datan lähetykseen

puhelinlinjoja pitkin on tuottanut jonkin verran tulosta, ja signaalien kommunikointi

veden läpi on todistettu mahdolliseksi, mutta kaiken kaikkiaan akustinen tiedonsiirto on

kahta edellämainittua selkeästi heikompi vaihtoehto ja jätetäänkin näin ollen tarkastelun

ulkopuolelle [Budinger 2003].

Langattomassa sähkömagneettisessa tiedonsiirrossa käytetään kahta taajuusaluetta: 121

MHz tai 2,5 GHz. Tajuutta 2,5 GHz on yleisesti käytetty lyhyen kantaman LAN-

lähiverkoissa, kun taas 121 MHz:ia käytetään pidempien etäisyyksien tiedonsiirrossa.

Esimerkiksi verenpainetta mittaava rannekello lähettää signaalia, joka on lähellä 121

MHz:n taajuutta. HAM radiotaajuuksia ovat 141 MHz:n sekä 400 MHz:n kaistat.

Matkapuhelintaajuuksia ovat puolestaan kaistat 900 MHz, 1800 MHz sekä 1900 MHz

[Budinger 2003].

Kaksi FCC:n (Federal Communications Comission) määräämää taajuuskaistaa on otettu

käyttöön lääketieteelliseen langattomaan tiedonsiirtoon. VHF (174-216 MHz) kattaa TV

kanavat 7-13 ja lääketieteellinen langaton tiedonsiirto voi käyttää niitä taajuuksia, joita

TV ei tarvitse. Lääketieteellinen UHF-kaista (450-470 MHz) on matalammalla kuin

UHF-TV-kaista, mutta lääketieteellinen tiedonsiirto saa ainoastaan toissijaisesti käyttää

kaistaa yksityisten mobiiliradiopalvelujen, kuten korkeita kommunikaatoitaajuuksia

käyttävien hätäkulkuneuvojen, jälkeen. Toissijainen käyttäjä ei voi häiritä ensisijaisia

hätämobiiliyksiköitä, mutta toissijaisen käyttäjän täytyy sietää näiden mahdollisesti

aiheuttamat häiriöt. Näiden kaistojen riittämättömyys tuli selväksi, kun sekä VHF- että

UHF- taajuudet kattava digitaalitelevisio tuli markkinoille [Budinger 2003].

33

Tavalliset LAN-lähiverkot eivät rajoitu FCC:n määrittelemiin taajuuskaistoihin, mutta

ovat silti alttiita esim. kännyköistä johtuville kohinahäiriöille, erilaisille

tiedonsiirtohäiriöille sekä monikaistaiselle tiedon vääristymiselle [Budinger 2003].

Eräs kaupallisista sovelluksista joka sopii EKG:n mobiiliin potilasmonitorointiin sekä

veren hapetusasteen mittaukseen pulssioksimetrialla on ”Guardian Telemetry

Transmitter Model 20601”, joka lähettää signaalin 450-470 MHz:n alueella ja maksaa

noin 2500 dollaria. Näistä korkeampitehoisista mobiililähettimistä voidaan odottaa

kehittyneempiä malleja koon pienentämisen myötä sekä lisäksi vaihtoehtoisia

menetelmiä sydämen sykkeen pulssiaaltomuodon rekisteröintiin käyttämällä

henkilökohtaista LAN-lähiverkkoa [Budinger 2003].

Álvaro Alesanco työtovereineen kehitti uuden, reaaliaikaisen tiedonpakkausmenetelmän

EKG-signaaleille käyttäen ns. aallokemuunnos lähestymistapaa (engl. "wavelet

transform approach"). Menetelmä on erityisen mukautuva pakettimuotoiseen

tiedonsiirtoon ja toimii sekä langattomasti että langallisesti. Signaali jaetaan

sykähdyksiin ja näistä muodostetaaan sykähdysmallinnus, jonka mukaan tuotetaan

lopullinen signaali. Sykähdysmallinteet ja tuotetut signaalit koodataan ns.

aallokelaajennuksella (engl. ”wavelet expansion”). Tiedon pakkaus saadaan aikaan

valitsemalla osajoukko aallokekertoimia. Valittavien kertoimien määrä riippuu raja-

arvosta, joka puolestaan riippuu koodaajan toiminnallisesta moodista. Moodeja on

kaksi, CBR ja VBR. CBR-moodissa ulostulobittimäärä on suunnilleen vakio. Tämä

moodi toimii erityisen hyvin verkoissa, joissa on pieni ja tarkasti määritelty

kaistanleveys, kuten esim. 2.5 GHz:n langattomat verkot. VBR-moodissa ulostulodatan

määrä vaihtelee, mutta rekonstruointivirhe on rajattu. Pakkauksen tehokkuutta on

testattu käyttämällä EKG-tallenteiden osajoukkoa ”MIT-BIH Arrythmia” tietokannasta.

Pakkausmenetelmä osoittautui hyvin tehokkaaksi ja toimii vaatimattomammallakin

tietokonelaitteistolla. Álesancon mukaan jopa Pentium II 300 MHz prosessori 256

MB:n muistilla riittää reaaliaikaiseen tiedon pakkaukseen ja siirtoon C-koodauskieltä

käyttämällä [Alesanco ym. 2006].

34

Langattoman tiedonsiirron maailmanlaajuiset mahdollisuudet demonstroitiin kokeella,

jossa ilmassa lentävästä Boeing 757-lentokoneesta lähetettiin tärkeätä merkki-

informaatiota kolmeen (sairaala-alueella sijaitsevaan) etäkohteeseen, jotka kaikki

sijaitsivat maassa. Koska kaikki vastaanottoasemat luottivat perustettuun verkostoon

saadakseen kyseisen informaation, ei ollut mahdollista siirtää tietoa mihinkään

kohteeseen sairaala-alueen ulkopuolelle.

Tämä rajoitus voidaan tosin kumota käyttämälllä internet-pohjaista WAP-teknologiaa.

CDPD (Cellular Digital Packet Data) protokollat mahdollistavat jopa 19,200 bittiä

sekunnissa nopeuksisen tiedonsiirron matkapuhelimeen. Lääketieteellinen data, joka

sisältää verenpaineen, pulssin, hengitystiheyden, uloshengitysilman loppuosan CO2:en,

happisaturaation sekä EKG kuvat, siirrettiin 2G-matkapuhelimesta kannettavaan

tietokoneeseen [Budinger 2003].

Langattomat sovellukset voidaan jakaa neljään luokkaan niiden käytön vaativuustason

mukaan:

1. Elintärkeät sovellukset: käsittelevät potilaalle elintärkeitä tietoja, esim. teho-

osaston sovellukset.

2. Tehtävälle tärkeät sovellukset: Potilaan diagnoosi- tai hoitotehtävälle tärkeät

sovellukset. Esim. glukoositason mittaaminen kotona.

3. Hallinto-sovellukset: Mm. työnkulun tehostamista käsittelevät sovellukset, esim.

kun potilaan paikannustiedot annetaan potilaskiertoa suorittavalle lääkärille

langattomasti.

4. Muuten mielenkiintoiset sovellukset: Lähinnä käyttäjän työpäivän tekemistä

miellyttävämmäksi. Esim. pelinomaiset, langattomuutta soveltavat ohjelmat

lapsille, jotka samalla monitoroivat elintapojen muutosta (diabetes)

[Alasaarela 2006].

3.1 Lyhyen kantaman langattomat verkot (WPAN)

WPAN on IEEE:n kehittämä standardi lyhyen kantamien verkkoja varten. WPAN:iin

kuuluu neljä työryhmää: 802.15.1, 802.15.2, 802.15.3 ja 802.15.4. Ensimmäinen

35

työryhmä (802.15.1) perustuu Bluetooth-tekniikkaan. 802.15.2:n tehtävänä on

puolestaan parantaa WLAN:n ja WPAN:n yhteensopivuutta tähdäten siihen, että verkot

saataisiin toimimaan rinnakkain. Työryhmä 802.15.3 pyrkii kehittämään standardin

suurinopeuksiselle tiedonsiirrolle. Lisäksi standardi tarjoaa edulliset sekä matalatehoiset

ratkaisut sekä kannettaviin multimedia- että digikuvantamissovelluksiin. Tähän

standardiin kuuluu mm. Ultra Wide Band (UWB). Työryhmä 802.15.4 kehittää ZigBee-

tiedonsiirtotekniikkaa, jonka merkittävin hyötytekijä on energialähteen pitkä kesto.

Pariston, joka toimisi energialähteenä, tulisi kestää useista kuukausista vuosiin saakka.

ZigBee käyttää lisenssivapaata taajuuskaistaa, mikä on kansainvälisesti toimiva

järjestelmä [IEEE 802.15 2007].

Lyhyen kantaman verkkojen eräs merkittävimpiä hyötyjä on hyvä tietosuoja sekä

häiriönsietokyky verrattuna pidempien etäisyyksien tiedonsiirtoon. Tämä selittyy sillä,

että isotrooppisen radiolähettimen johtama energia vaimenee etäisyyden neliönä, kun

taas lähikentän voimakkuus vaimenee etäisyyden kuutiona. Lähikentän lyhyen

kantaman verkko vaimenee siis nopeammin. Lisäksi myös maa vaimentaa signaalia,

joten lähikentässä kulkevaan tietoon on vaikeampi päästä käsiksi [Bronaugh, Lamdin

1988].

Lupaavat uudet langattomat lyhyen kantaman verkot, jotka on suunniteltu tarjoamaan

vastine vanhoille, langallisille teknologioille ja jotka ovat käytännössä käyttäjälle

näkymättömiä, ovat hyötyneet lisenssivapaasta 2,45 GHz:n ISM-kaistasta sekä Pohjois-

Amerikassa että Euroopassa. 2,45 GHz:n ISM-kaistan etuna on sen meluttomuus, suuri

kaistanleveys sekä parempi antennin tehokkuus VHF- ja UHF-kaistoihin verrattuna.

Tällä hetkellä on olemassa kaksi järjestelmää, jotka käyttävät tätä kaistaa, SWAP ja

Bluetooth. Sekä SWAP että Bluetooth protokollat täyttävät osittain IEEE 802.11-

standardin määrittelyt langattomalle LAN-lähiverkolle. Järjestelmät eivät ole

yhteensopivia keskenään ja voivat näin ollen häiritä toinen toistaan [Budinger 2003,

Crumley 2000].

Lyhyen kantaman tiedonsiirtoverkot ovat tällä hetkellä paras vaihtoehto langattoman

sairaalaympäristön luomiseen. Syynä tähän on niiden tarjoama tiedonsiirron

36

luotettavuuden sekä tietoturvan taso verrattuna pidempien etäisyyksien tiedonsiirtoon.

Lisäksi ne eliminoivat pidempiä etäisyyksiä paremmin muiden laitteiden aiheuttaman

interferenssin tiedonsiirtotaajuudella. Näistä johtuen potilastiedon turvallisuustaso on

korkeampi, mikä parantaa myös potilaan turvallisuutta. Menetelmän etuna on lisäksi

alhainen tehonkulutus sekä hinta verrattuna pidempien etäisyyksien

tiedonsiirtoverkkoihin [Paksuniemi ym. 2005].

3.1.1 SWAP

”Home RF Working Group” on ryhmä suuria tietokone- sekä langattoman teknologian

yrityksiä, jotka loivat avoimen teollisuusmääritelmän langattomalle digitaaliselle

kommunikoinnille yksityisten tietokoneiden sekä kuluttajien sähköisten laitteiden

välille, joiden etäisyys on yleensä alle 30 metriä. Tämä ryhmä perusti SWAP-

protokollan (Shared Wireless Access Protocol), jonka päämäärä on perustaa koti- tai

toimistoverkosto, joka yhdistää tietokoneita antaen niille perustarvikkeet tiedostojen,

tulostimien sekä muiden sähköisten laitteiden, kuten modeemien ja puhelimien

jakamiseen. SWAP:ia voidaan käyttää lyhyen kantaman biomonitorointiyhteyksissä

kotiympäristössä. SWAP on edullinen langaton verkosto kotiin, sairaalan osastolle,

toimistoon sekä vastaaviin ympäristöihin [Budinger 2003].

3.1.2 Bluetooth (802.15.1)

Bluetooth on lyhyen kantaman langaton teknologia, jolla on melko samanlaiset

tavoitteet kuin SWAP:illakin. Bluetoothin lähtökohta oli luoda kaapelit korvaava

radiolinkki lyhyen kantaman tiedonvälitykseen kannettavien sekä kiinteästi sijoitettujen

laitteiden välille. Bluetoothin kehittivät jäsenyhtiöt ”Bluetooth Special Interest Group”-

ryhmästä, jota johtivat Ericsson, IBM, Intel sekä Nokia. Bluetooth-tekiikka perustuu

pienitehoisiin, halpoihin radiolinkkeihin, jotka muodostavat, ilman käyttäjän

vuorovaikutusta, langattomia ad hoc-yhteyksiä kannettavien sekä kiinteiden

tietokoneiden (tai muiden Bluetooth-laitteiden) välille. Nämä kykenevät läpäisemään

37

pieniä, päätepisteiden välisiä esteitä. Bluetoothin suunnittelussa tavoitteena oli luoda

helppokäyttöinen, yhteensopiva ja globaalisti toimiva nopean tiedonsiirron teknologia.

Teknologia perustuu pieneen mikropiirin, joka on kooltaan n. 9 x 9 mm2 ja sisältää

radiopiirit sekä protokolla-ohjelmiston. Bluetooth-piiri voidaan integroida suoraan esim.

kannettavaan tietokoneeseen mikropiirille, asentaa tietokoneeseen lisäkorttina tai se

voidaan kytkeä tietokoneen väylälle [Official Bluetooth 2007, Bluetooth 2007,

Budinger 2003].

Kuten SWAP myös Bluetooth käyttää 2.45 GH:z ISM-kaistaa. Kaista on varattu

teollisuuden, tieteen sekä lääketieteen sovelluksille. Kaista on lisenssivapaa, mikä

mahdollistaa Bluetoothin käytön maailmanlaajuisesti. Yhdysvalloissa, osassa

Euroopassa sekä lukuisissa muissa maissa käytetään Bluetoothille taajuuskaistaa

2.4000-2.4835 GHz. Japanissa, Ranskassa ja Espanjassa käytetään puolestaan

taajuuskaistaa 2.472-2.497 GHz. Taajuuskaista on jaettu 1 MHz:n levyisiin

alakaistoihin. Maissa, joissa taajuuskaista on 80 MHz:ia leveä, on käytössä 79

alakaistaa. Muualla käytössä on 23 alakaistaa [Wang 2001].

Bluetooth-protokolla on yhdistelmä paketti- ja piirikytkennästä. Tiedonsiirrossa

käytetään hajaspektriä, joka perustuu taajuushyppelyyn. Tiedonsiirtokanava on

aikajakoinen. Yhden datapaketin siirtoaika on 625 µs, jonka jälkeen taajuus vaihtuu ja

uuden paketin lähetys alkaa. Taajuudenvaihdon aikana hyppy jokaiselle 1 MHz:n

alakaistalle on yhtä todennäköinen. Taajuus vaihtuu 1600 kertaa sekunnissa. Se estää

tehokkaasti sisätiloissa esiintyvää hidasta huojuntaa, jonka Doppler-taajuus on 0.1-6

Hz:n välillä. Laaja taajuuskaista takaa tiedon siirtymisen kohinasta ja häiriöstä

huolimatta. Myös elektroniset ovenavausmekanismit, langattomat puhelimet ja

mikroaaltouunit toimivat samalla taajuuskaistalla [Wang 2001].

Bluetooth tulee korvaamaan valtaosan infrapunayhteyksistä tulevaisuudessa. Suurin etu

infrapunayhteyteen verrattuna on se, ettei Bluetooth tarvitse optista kontaktia

päätepisteiden välille. Bluetoothin symmetriset siirtonopeudet ovat 432,6 kbit/s ja

asymmetrinen saapuva siirtonopeus on 57,6 kbit/s ja lähtevä siirtonopeus 721 kbit/s.

Lähetystehosta riippuen Bluetoothin maksimaalinen siirtoetäisyys vaihtelee 10-100

38

metrin välillä. Bluetooth koostuu radio-osasta, radiolinkin hallintaosasta sekä

yhteydenhallinnasta. Tietoturvan puolesta Bluetooth sopisi mainiosti

sairaalaolosuhteisiin, sillä sen teknologia mahdollistaa yhteyslaitteiden autentikoinnin

sekä siirrettävän tiedon kryptauksen [Bluetooth 2007, Budinger 2003].

Kuva 7. Bluetooth-piirisiru. Vertailun vuoksi kuvassa on tulitikku [Wang 2001].

3.1.3 Ultra Wideband (UWB) (802.15.3a)

Ultra Wideband (UWB)-teknologia perustuu WiMedia standardiin. UWB pyrkii

tehostamaan kodin ja toimistojen lyhyen kantaman langatonta tiedonsiirtoa tarjoamalla

korkean tiedonsiirtonopeuden ilman suurta tehontarvetta. UWB:n tehontarve on pieni;

hieman alle 200 mW. Suuren taajuuskaistanleveytensä ansiosta se kykenee kuitenkin

suuren tiedonsiirtonopeuteen. UWB:llä pystytään siirtämään tietoa yli 100 megabittiä

sekunnissa. Teknologia käyttää hyvin kapeita aikapulsseja alhaisilla toistonopeuksilla.

Pulssit lähetetään ennaltamäärätyn koodin perusteella ja multippelikoodattuna

järjestelmänä sitä voitaisiin käyttää kuten CDMA-matkapuhelinverkkoja. Sen kantoalue

ulottuu kymmenistä satoihin metreihin. Koska tavallisten radiosignaalien näkökulmasta

UWB-sigaali näyttää lähestulkoon kohinalta, eivät radiot havaitse lähetyksiä, eivätkä

kaksi edellämainittua näin ollen häiritse toisiaan. UWB toimii häiriöttömästi standardien

802.11 a/b/g ja 802.15 kanssa [Budinger 2003, General Atomics 2006, UWB

Technology 2007].

UWB teknologiassa radiosignaali saapuu vastaanottimeen kahta tai useampaa reittiä,

mikä parantaa signaalin häiriönsietokykyä. Hyvän häiriönsietokyvyn lisäksi UWB:n

etuna on sen yksinkertainen elektroniikka, ja UWB voisi teoriassa mahdollistaa

39

suurempienkin etäisyyksien tiedonsiirron minimaalisilla tehotarpeilla. UWB:n suuren

tiedonsiirtokapasiteetin ansiosta sitä voitaisiin käyttää esim. EKG-datan siirtoon

sairaalassa tai muissa henkilön terveydentilaa seuraavissa monitoreissa. Se onkin tällä

hetkellä paras teknologia täysin langattomaan, korkean kapasiteetin tiedonsiirtoon

lyhyillä etäisyyksillä [Budinger 2003, General Atomics 2006, UWB Technology 2007].

Ultra Wide Band-teknologian käyttöönotto on kuitenkin pitkään ollut rajoittunutta,

kunnes vuonna 2003 Yhdysvalloissa FCC antoi luvan UWB:n lisensöimättömien

toimintojen kehittämiseksi. Tätä edelsi noin viiden vuoden tutkimustyö, jossa pohdittiin,

häiritsevätkö hallituksen GPS ja radioyhteystoiminnot toisiaan. FCC:n määritelmän

mukaisesti laitteita tulee käyttää taajuuskaistalla 3,1 – 10,6 GHz. Hyväksyntä kattaa

jopa lääketieteellisen kuvanmallinnusjärjestelmän, jonka avulla voidaan mallintaa

tutkimuskohteena olevan henkilön tai eläimen sisäelinten toimintaa ja rakennetta.

Toiminnan täytyy kuitenkin olla lisensoidun terveydenhoidon harjoittajan valvonnassa

tai ohjauksessa. Toiset sovellukset, kuten lapsen hengityksen monitorointi, hyväksytään

myös, kunhan ne tapahtuvat sisätiloissa. Tämä FCC-määräys mahdollistaa UWB:n

käyttöönoton, mikä johtanee suuriin kehitysaskeliin biomonitoroinnin saralla; ei

ainoastaan kotiin ja suuriin sairaalaympäristöihin, mutta myös mobiiliin

sairasmonitorointiin internetyhteyden avulla [Budinger 2003, General Atomics 2006,

UWB Technology 2007].

Kuva 8. UWB-kaista verrattuna perinteisiin radiotaajuuskaistoihin [General Atomics

2006].

UWB-piirejä ollaan toimitettu markkinoille vuoden 2006 lopusta lähtien. Standardin

ensimmäiseksi sovelluskohteeksi on valittu PC-tietokoneet. Tutkimusyhtiö In-stat

40

arvioi, että UWB-teknologiaa hyödyntämällä päästään johdottomiin viihdelaitteisiin

muutaman vuoden kuluttua. Heidän mukaansa UWB tulee uudistamaan langattomien

PC-tietokoneiden ja muiden viihdelaitteiden tiedonsiirron tulevaisuudessa, sillä UWB

on ensimmäinen teknologinen ratkaisu, joka tarjoaa riittävän nopean langattoman

yhteyden vaativimpiinkin käyttötarkoituksiin. UWB:n markkinoille tulo alkaa In-statin

mukaan USB-väylään liitettävistä lisälaitteista ja seuraavaksi siirryttäisiin

verkkokortteihin ja emolevyyn integroituihin UWB-yhteyksiin. Matkapuhelimet tulevat

heidän mukaansa vasta viimeisenä siirtymään UWB-teknologiaan. In-statin arvioiden

perusteella vuonna 2010 tultaisiin myymään peräti 289 miljoonaa UWB-piirisarjaa

[Kotilainen 2006].

3.1.4 ZigBee (802.15.4)

Monet suuret yritykset, kuten Intel, HP, Philips, Motorola ja Mitsubishi ovat

liittäytyneet yhteen muodostaen ZigBee-allianssin. Allianssi vastaa ZigBee-standardin,

802.15.4, kehittämisestä. Tarkoituksena on ollut kehittää lyhyen kantaman langattoman

kommunikaation standardi, joka on edullinen ja vähätehoinen. ZigBee-standardi

valmistui syyskuussa, vuonna 2003. IEEE 802.15.4-standardi määrittelee laitetyypit

FFD:n sekä RFD:n. FFD täyttää kaikki standardin vaatimat ominaisuudet ja RFD on

tästä karsittu versio, joka vaatii kommunikointiparikseen aina FFD-laitteen. Lisäksi

standardi määrittelee kaksi verkkotopologiaa: Tähtimäisen sekä vertais- (peer-to-peer)

verkkotopologian. Tähtimäisessä verkkotopologiassa yksi keskuskoordinaattori ohjaa

keskukseen liitettyjä ZigBee-laitteita yhdistäen ne toisiinsa tarpeen mukaan.

Vertaisverkkotopologiassa verkkoon kytketyt ZigBee-laitteet toimivat reitittimien

avulla: Reitittimet yhdistävät Zig-Bee-laitteet toisiinsa ZigBee-koordinaattorin

ohjauksessa [ZigBee 2007, ZigBee Alliance 2007].

41

Kuva 9. ZigBee verkkotopologiat: Tähtimäinen (Star) ja verkko- sekä rypästyyppiset

vertaisverkkotopologiat [http://www.meshnetics.com/netcat_files/11_148.png].

ZigBee-laitteen hyötyjä ovat sen lyhyt verkkoonkytkeytymisaika (alle 30 ms), sleep-

tilasta herääminen (alle 15ms) ja lähetyksen aloittamisaika (alle 15 ms). Ajat ovat

huomattavasti lyhyemmät kuin esim. Bluetoothilla. ZigBeen taajuus on Euroopassa 868

MHz ja sen siirtonopeus on 20 kb/s. Euroopassa ZigBee kattaa vain yhden

tiedonsiirtokanavan, kun esim. Yhdysvalloissa kanavia on kymmenen ja siirtonopeus 40

kb/s. Tiedonsiirtoon ZigBee käyttää CDMA/CA:ta, mikä tarkoittaa, että siirtotien

käyttöä tarkkaillaan ja tietoa lähetetään vain siirtotien ollessa vapaana. ZigBee käyttää

DSSS-kanavointimenetelmää [ZigBee 2007, ZigBee Alliance 2007].

ZigBee-tekniikkaa ei ole luotu haastamaan Bluetoothia langattoman tiedonsiirron

markkinoilla, vaan pikemminkin tarjota edullinen ja yksinkertainen ratkaisu matalalla

virrankulutuksella silloin, kun vaadittava tiedonsiirtomäärä ei ole aivan niin suuri kuin

Bluetoothilla. Tekniikka sopii mainiosti lääketieteessä esim. ihon alle asennettaviin

sensoreihin ja mittaussiruihin. Yhdysvalloissa ZigBee on jo kehittänyt

sensorisovelluksia lääketieteeseen. Vaikka ZigBee onkin jo ajoissa standardoitu ja

yhteensopiva eri valmistajien laitteiden kanssa, ZigBee on vielä toistaiseksi

suunnitteluvaiheessa. Teknologia on tekemässä vahvasti tuloaan markkinoille, mutta

muutamat tekniset ongelmat, kuten vaihteleva virrankulutus ja puutteet tietoturvassa

vaivaavat vielä toistaiseksi ZigBeetä [ZigBee 2007, ZigBee Alliance 2007].

42

3.2 Keskipitkän kantaman langattomat verkot

3.2.1 WLAN/Wi-Fi

WLAN (Wireless Local Area Network) tarkoittaa langatonta lähiverkkoa ja sillä

tarkoitetaan pääasiassa 802.11-standardia. Wi-Fi (Wireless Fidelity) on WLAN:in

kaupallinen nimitys silloin kun WLAN on tarkoitettu ”suuren yleisön” internet-

yhteyksiä varten. Wi-Fi:ä käytetään verkottamaan kotitalouksien kiinteitä

internetyhteyksiä langattomasti, jotta vältytään asuntojen välisiltä kaapeloinneilta.

Verkotuksen aikaansaamiseksi pöytätietokoneeseen tai salkkumikroon kytketään

modeemi, johon kytketään langaton tukiasema. Lisäksi tarvitaan PCI-verkkokortti,

PCMCIA-kortti tai USB-väylään kiinnitettävä lähetin/vastaanotin [Ala-Laurila ym.

2001].

Wi-Fi edustaa varsin dominoivaa standardia keskipitkien langattomien verkkojen

saralla. Wi-Fi:n hinta on ollut selkeästi laskussa sen tiedonsiirtonopeuden vastaavasti

kasvaessa. Lisäksi Wi-Fi:n ongelmana olleista standardointiongelmista on päästy jo

pääsääntöisesti eroon. Langaton lähiverkko on nyt mahdollista saada aikaan pienellä

integroidulla sirulla, joka sisältää tarvittavat radiotaajuuselementit, jonka tehonkulutus

on pieni ja yhteensopivuus muiden 802.11 (a/b/g) – standardiosien kanssa on hyvä. Wi-

Fi:llä päästään parhaimmillaan jopa gigabitti sekunnissa tiedonsiirtonopeuteen, mikä on

nykynäkökulmasta katsottuna erittäin nopea [Ala-Laurila ym. 2001].

3.3 Pitkän kantaman langattomat verkot

3.3.1 WAP-pohjainen tiedonsiirto

43

Matkapuhelin on havaittu mahdolliseksi lääketieteen langattoman tiedonsiirron

välineeksi siitä lähtien, kun se tuli markkinoille. Esimerkiksi jo vuonna 1996 Garner

työtovereineen loi yhteyden PC:n ja GSM-modeemin välille. Yhteyttä hyväksikäyttäen

lähetettiin simuloituja haavakuvia GSM:ltä PC:lle sähköpostin liitetiedostoina. Nykyään

matkapuhelinta käytetään varsin yleisesti internetin selailuun ja voidaan sanoa, että

nämä kaksi ovat jo sulautuneet yhteen. Langattomana protokollana näiden välillä toimii

WAP [Hung, Zhang 2003].

Kevin Hung työtovereineen on testannut WAP-pohjaista langattoman tiedonsiirron

järjestelmää lääketieteelliseen tarkoitukseen. Sen päämääränä on käyttää WAP-

matkapuhelimia mobiiliyhteyksien päätepisteinä potilasinformaation vaihtoon sekä

potilasmonitorointipalveluille. Tällä järjestelmällä esim. lääkärit voisivat tarkastella

potilaiden monitoroitavia fysikaalisia parametreja WAP-laitteistoilla esitallennettuna (ei

reaaliaikaisesti). Nykyinen ja etenkin edessäoleva maailman väestön ikääntyminen on

tehnyt tällaisesta potilasmonitoroinnista houkuttelevan menetelmän, koska palvelut

mahdollistaisivat aikaisten patologisten oireiden havaitsemisen ja diagnoosin

vanhemmilla potilailla, jotka yleensä kärsivät kroonisista sairauksista. WAP-

monitoroinnille keskeisiä suureita ovat EKG ja verenpaine, sillä sydäntaudit aiheuttivat

esim. vuonna 1999 maailmanlaajuisesti 30 % kaikista kuolemista. Hungin WAP-

järjestelmä käyttää hyväksi jo olemassaolevaa WAP:ia niin, että käyttäjä

yksinkertaisesti rekisteröityy potilasdatapankin käyttäjäksi ja hakee kännykällään

potilasinformaation WAP-internetyhteyttä käyttäen. EKG:n ja verenpaineen lisäksi

käyttäjä voi hakea myös potilaan sairauskertomuksen, tietoa potilaan kliniikasta ja

sairaalasta sekä tietoja lääkärin aikatauluista (tapaamiset ym.) [Hung, Zhang 2003].

WAP-järjestelmän käyttökustannukset ovat matalat ja liikkuvuus on hyvä, koska

tietokonetta ei tarvita tiedonsiirtoon. Lisäksi WAP-matkapuhelimet ovat nykyisin hyvin

edullisia ja yleisiä. Kuitenkin, verrattuna tietokoneeseen, johon on asennettu langaton

modeemi, tyypillisessä WAP-puhelimissa on vielä tällä hetkellä varsin rajallinen

prosessointiteho, muistikapasiteetti sekä näyttöresurssit. Reaaliaikainen langaton

tiedonsiirto lääketieteessä ei ainakaan vielä ole mahdollista näiden rajoitusten vuoksi,

mutta tilanne tulee todennäköisesti muuttumaan jo lähivuosina. Lisäksi WAP:in

44

käyttöönotossa häilyy pelko sen tietoturvan kattamattomuudesta. WAP-pohjaisen

järjestelmän turvallisuusominaisuudet on jaettu usealle tasolle. Pääosin WAP:in

turvallisuudesta huolehtii WTLS-protokolla, joka siirtää tietoa vain puhelimen ja WAP-

gateway:n välillä, eikä esimerkiksi puhelimen ja palvelimen välillä. Kuitenkin WAP-

gateway pääsee käsittelemään kaikkea siirrettävää tietoa salakoodaamattomassa

muodossa. Tästä syystä diskreettiä informaatiota käsitellessä olisi syytä rakentaa

yksityinen WAP-gateway tiedonsiirtoa varten, jottei kukaan ulkopuolinen pääse tietoon

käsiksi gateway:ltä käsin [Hung, Zhang 2003].

3.3.2 Cellular digital packet data (CDPD)

Cellular digital packet data (CDPD) on langaton datankommunikaatioprotokolla, joka

käyttää olemassaolevaa matkapuhelinverkkoa mahdollistaen käyttäjän lähettää jä

vastaanottaa tietoa koko puhelinverkon kantoalueella. CDPD on suunniteltu

integroitavaksi mihin tahansa tietoverkkoon. CDPD sekä nykyinen matkapuhelimien

ääniverkko ovat olennaisin osin kaksi erillistä verkkoa, jotka jakavat matkapuhelimien

käyttämän ilmatilan. Matkapuhelimien äänikanavat ovat tilastollisesti katsoen

käyttämättömiä vähintään 30 % ajasta, jopa voimakkaan ruuhkan aikana. CDPD käyttää

tätä hukka-aikaa tehden matkapuhelinverkosta tehokkaamman, ollen samaan aikaan

huomaamaton matkapuhelimen ääniverkolle. CDPD lähettää datapaketin niin monella

avoimella kanavalla kuin vain on mahdollista. Lisädataa voi tulla toisella kanavalla, kun

kanava vaan vapautuu. Saatu data voi tulla lähettäjän juuri käyttämää kanavaa pitkin tai

jotain toista kanavaa pitkin pienissä paketeissa. Käyttäjäkohtainen IP-osoite

(numerosarja, jonka perusteella IP-paketit löytävät perille Internetissä) yhdistää

virtuaalisesti käyttäjän määrittelemättömän pituiseksi ajaksi isännälle häiritsemättä

matkapuhelinyhteyksiä [Budinger 2003].

4 Sairaalavierailut

45

4.1 Aineisto ja menetelmät

Osana tätä tutkimustyötä koottiin tieto nykyisin sairaaloissa käytettävistä

tehohoitopotilaiden valvontaan soveltuvista laitteista ja menetelmistä. Samalla

haastateltiin sairaaloiden teho-osastojen henkilökuntaa, lähinnä sairaanhoitajia, jotka

käytännössä vastaavat tehohoitopotilaiden välittömästä seurannasta, laitteiden

kytkennästä potilaaseen ja niiden toiminnan valvonnasta sekä tietojen keräämisestä

seurannan aikana. Haastatteluissa tarkoituksena oli täydentää tietoja potilasvalvonnan

keskeisimmistä mitattavista suureista, niissä käytettyjen laitteiden teknisistä

ominaisuuksista ja käyttökelpoisuudesta sekä kehittämistarpeista, joita

potilasvalvontaan liittyy.

4.1.1 Sairaalat ja henkilöstö

Tutkimukseen valittiin neljä sairaalaa, joista kolme on julkisia ja yksi yksityinen

sairaalapalvelujen tuottaja: Oulun yliopistollinen sairaala (OYS), Jorvin sairaala ja

Helsingin yliopistollinen keskussairaala (HYKS) ovat sairaanhoitopiirien omistamia

julkisia ja kunnallisia sairaaloita. Lääkärikeskus Mehiläisen sairaala Helsingissä on

yksityinen terydenhuollon palvelujen tuottaja, yksityinen yritys. Lisäksi saatiin tietoa

Oulun diakonissalaitokselta (ODL), jonne ei tehty vierailua mutta josta hoitohenkilöstö

osallistui tähän tutkimukseen.

Tutkimuskohteina olivat edellä mainittujen sairaaloiden tehohoitoyksiköt, joiden

toimintaan tutustuttiin tavanomaisten työpäivien ja toiminnan aikana. Osastojen

henkilöstön työskentelytapoja, käytössä olevia laitteita ja menetelmiä sekä henkilöstön

kehittämistarpeita koottiin sairaalakierrosten aikana. Tehohoito-osaston henkilökuntaa

haastateltiin ja heitä pyydettiin täyttämään kyselylomake (liite 1).

46

Sairaalat Haastatellut työntekijät (n)

_________________________________

OYS 1

HYKS 5

Jorvi 4

Mehiläinen 3

ODL Oulu 1

__________________________________

Yhteensä 14

4.1.1.1 Tehohoitopotilaan kulku sairasosastolla

Kun potilas saapuu teho-osastolle, on hän pyörillä liikkuvassa potilasvuoteessa ja

kytkettynä tippaletkuun sekä sydämen sykkeen ja verenpaineen ulkoiseen

monitorointiin. Tajuton potilas on yleensä intuboitu, jolloin sairaankuljettajat avustavat

hengitystä henkitorveen viedyn putken kautta. Sairaankuljettajat ovat asettaneet potilaan

rintakehälle kolmeen kohtaan anturit, jotka rekisteröivät sydämen sykkeen ja näyttävät

sydänkäyrän kannettavalla näytöllä. Verenpaine mitataan sairaankuljetuksen aikana

mansetilla käsivarresta ja tulos kirjataan sairauskertomuslehdelle manuaalisesti.

Kun potilas tuodaan sairaalan ensiapupoliklinikalle, hänen elintoimintojaan aletaan

seurata sairaalan laitteistolla: sydänsykkeen monitoriksi vaihdetaan sairaalan EKG-laite,

joka tästä eteenpäin seuraa potilasta potilasvuoteeseen kiinnitettynä esim. teho- tai

tarkkailuosastolle.

Potilaan siirtyessä teho-osastolle sydämen toiminta ja verenpaine mitataan osaston

laitteilla (yleismittarit). Usein potilas kytketään hengityskoneeseen (respiraattori),

jolloin laitteen toimintaa ja potilaan hengittämistä sekä hapetusastetta voidaan seurata

hengityslaitteeseen kytkettyjen antureiden avulla. Tajuttoman potilaan verenpaineen

seuraamiseksi tämän valtimoon tai laskimoon asetetaan kanyyli ja anturi, joiden avulla

47

verenpaineen seuranta tapahtuu automaattisesti ja tulee näkyviin samalle näytölle kuin

sydänfilmi ja veren hapettuminen.

Teho-osastolla potilas on kiinnitetty lukuisilla johdoilla, kanyyleillä ja letkuilla

seuranta- ja hoitolaitteisiin. Mikäli potilas joudutaan kuljettamaan tutkimuksiin esim.

röntgenosastolle, kuljetuksen takia potilas joudutaan kytkemään irti joistakin kiinteistä

seuranta- ja hoitolaitteista. Potilaan irrottaminen tulee tapahtua potilaan tilaa

vaarantamatta. Toisaalta siirtoon valmistautuminen vie pelkästään johtojen suuren

määrän takia runsaasti aikaa.

Ohessa on vuokaavio josta käy ilmi teho-osastolle tulevan potilaan kulku. Vuokaavio on

esitetty kuvassa 10.

 

 

 

 Kuva 10. Tehohoitopotilaan kulku sairasosastolla.

Sairastapauksen ilmetessä sairaalan ulkopuolella potilaalle annetaan välitön ensiapu

(esim. tekohengitys), jonka jälkeen hänet kuljetetaan ambulanssilla poliklinikalle

arvioitavaksi. Jos potilaan tila osoittautuu kriittiseksi, siirretään hänet teho-osastolle

48

hoitoja varten. Potilas voidaan siirtää teho-osastolle toipumaan leikkauksen jälkeen tai

osastohoidosta, jos potilaan tila heikkenee merkittävästi.

Teho-osastopotilaan vointi luokitellaan yleisesti labiiliksi tai stabiiliksi. Labiili tila

tarkoittaa kriittistä tilaa ja tavallisia toimenpiteitä labiilissa tilassa olevalle potilaalle

ovat muun muassa röntgen, vatsaontelon tähystysleikkaus (laparoskopia),

tähystyspunktio sekä erilaiset lääkityshoidot ja monitoroinnit. Mikäli potilaan tila

vakiintuu, hänen tilansa luokitellaan stabiiliksi. Stabiilin tilan potilaalle keskeisiä

toimenpiteitä ovat erilaiset infuusiot, hengityskone, viilennyshoito, keinomunuainen

sekä vastapulsaattori. Tehohoitopotilaan fyysiselle kunnolle on tyypillistä ailahtelut

stabiilin ja labiilin tilan välillä.

Ennen kuin potilas voidaan siirtää pois teho-osastohoidosta, pidetään häntä ns.

”vieroitushoidossa”. Tämän toimenpiteen tarkoituksena on sopeuttaa potilas elämään

ilman tehohoidossa käytettyjä keinotekoisia elintoimintoja, kuten esim. hengityskonetta.

Kun potilas on läpikäynyt vieroitushoidon, odottaa häntä yleensä siirto jatkohoitoon.

Joissain tapauksissa tosin ilmenee komplikaatioita ja potilas voi menehtyä

vieroitusoireisiin.

4.1.2.1 Oulun yliopistollinen sairaala OYS – WILHO (Langaton sairaala)

Oulun yliopistollinen sairaala Oulussa on 1970-luvulla rakennettu ja toimintansa

aloittanut yliopistokeskussairaala, jossa työskentelee noin 4000 henkilöä, joista 450 on

lääkäreitä ja 2200 hoitajia. Sairaala on toteuttamassa osana TEKES:in Finnwell-

ohjelmaa langattomaan sairaalaan tähtäävää kehittämishanketta (WILHO).

WILHO (Wireless Technology in Hospital Operation Management) on Oulun

yliopistollisen sairaalan (OYS), Oulun diakonissalaitoksen (ODL) sekä leikkaus- ja

tehohoidon tulosyksikön (LeTe) pilotoima hanke langattoman sairaalan kehittämiseksi.

Myös muualla Suomen terveydenhuoltojärjestelmässä on käynnissä vastaavankaltaisia

hankkeita, esimerkiksi Peijaksen sairaalahanke terveydenhuollon prosessien

49

uudistamiseksi ja tehostamiseksi. Langattoman sairaalan kehittämishankkeet eivät

rajoitu ainoastaan suomen terveydenhuoltoon. Esimerkiksi Yhdysvallat panostaa tällä

hetkellä voimakkaimmin langattoman lähiverkkoteknologian (WLAN) kehittämiseen ja

he ovatkin tällä hetkellä kehityksen kärjessä. Euroopassa Britannia puolestaan panostaa

terveydenhuollon IT-teknologian kehittämiseen sekä tietojärjestelmien

yhdenmukaistamiseen. Viimeiseksi mainittu tulee olemaan merkittävä tulevaisuuden

kehityskohde, sillä tällä hetkellä terveydenhuoltoa kehittävät yritykset pyrkivät

käyttämään omia rajapintojaan ja näin ollen kansainvälistä standardia yhtenäiselle

rajapinnalle ei olla saatu aikaan.

OYS:n langattoman sairaalan konseptia sairaalavierailun aikana esitteli

hallintoylilääkäri Kari Haukipuro. WILHO-hankkeen lähtökohtana on ollut kehittää ja

ottaa käyttöön langaton tiedonsiirto, langaton paikannus sekä langatonta

anturiteknologiaa. Tavoitteena on ollut ennen kaikkea sairaalan toimintaprosessien

parantaminen, toiminnan tehostaminen ja teknologian soveltaminen

sairaalaprosesseihin. WILHO-hankkeen tavoite on myös, että sairaalaprosessiin liittyvä

tiedonsiirto voidaan suorittaa ilman kaapeleita niiltä osin kuin se vaan on käytännöllistä.

Sairaalaympäristön täydellinen langattomuus ei ole hankkeen päämäärä, vaan

langattomuutta hyödynnetään vain, kun se merkittävästi helpottaa työskentelyä

potilaiden kanssa. Kari Haukipuro painotti, että WILHO ottaa vastaan runsaasti uusia

ideoita ja innovaatioita testaten ne ja päätyy käyttämään järkevimmiksi havaittuja

ratkaisuja.

Hankkeen päämääränä on saada aikaan kattava langaton järjestelmä, johon sairaala voi

omilla järjestelmillään liittyä. Tällä hetkellä mahdollisina vaihtoehtoina nähdään lähinnä

PDA- sekä Nokia- (”Nokia taskunetti”) matkapuhelinpohjaiset käyttöliittymät.

Järjestelmään tallennetaan potilaan henkilö-, paikka-, aika- sekä mittaustiedot.

Tarkoituksena on myös, että järjestelmään voitaisiin kytkeä myös muita

langattomuuteen sekä paikannukseen liittyviä sovelluksia.

Langaton tiedonsiirto ei tulisi syrjäyttämään sairaalassa jo käytössä olevaa perinteistä

LAN-verkkoa, vaan järjestelmät toimisivat sairaalassa rinnakkain. Langatonta

50

tiedonsiirtoa edellyttävät laitteet kytkettäisiin WLAN-tukiasemiin, jotka yhdistäisivät

laitteet LAN-verkkoon. Samanlaista menettelyä noudatettaisiin myös (tällä hetkellä

vielä testausvaiheessa oleville) UWB-laitteille yhdistämällä ne LAN:iin UWB-

tukiasemien avulla.

WILHO kehittää parhaillaan sekä RFID- (Radio Frequency Identification) että WLAN-

pohjaista sairaalaympäristön paikannussovellusta. Tarkoituksena on vähentää

inhimillisten erehdysten aiheuttamia riskejä ja säästää potilaiden ja henkilökunnan

etsintään kuluvaa aikaa ja vähentää turhia puhelisoittoja sairaalan sisällä.

Paikannusjärjestelmän käytön uskotaan myös parantavan potilashoidon laatua.

WLAN-pohjainen paikannussovellus vaatii tukiasemat sekä lähettimet päätelaitteisiin ja

lisäksi se vaatii paikannusohjelmiston, jonka avulla voidaan hakea paikkatiedot mistä

tahansa WLAN-verkosta ja etsiä mitä tahansa WLAN-päätelaitetta. Sovelluksen avulla

päästään jopa 1 metrin paikannustarkkuuteen. Haittana on tosin laitteiston korkea hinta

verrattuna RFID:hen.

RFID-pohjaisessa paikannussovelluksessa kohteeseen kiinnitetään tunniste, joka sisältää

informaatiota kohteesta. RFID-tunnistusta voidaan verrata viivakooditunnistukseen sillä

erolla, että RFID ei vaadi optista yhteyttä tunnisteeseen. Lisäksi RFID-tunnisteen

sisältöä voi muuttaa käytön aikana, toisin kuin viivakoodia. RFID-tunnistinanturia

voidaan lukea esim. käyttämällä matkapuhelinta, jossa on lukulaite muutaman

senttimetrin etäisyydellä tunnistimesta. RFID toimisi sairaalaympäristössä esimerkiksi

niin, että lääkäri tai sairaanhoitaja voisi päivittää potilaan tiedot kierroksella viemällä

matkapuhelimensa potilassänkyyn kiinnitettävän RFID-tunnisteen lähelle. RFID-

menetelmä on huomattavasti edullisempi kuin WLAN-pohjainen tunnistus ja

saavuttaneekin siten hienoisen etulyöntiaseman menetelmiä verratessa. Haittana

menetelmässä on tosin sairaalaympäristössä vaadittavien RFID-tunnistimien suuri

määrä.

51

Potilaspaikannuksessa käytettävää tunnistetta voidaan myös käyttää sairaalan

henkilökunnan turvallisuuden parantamiseen. OYS koekäyttää WLAN-pohjaista

tunnistusta urologian osaston henkilökunnalla.

Kuva 11. WLAN-pohjainen potilaantunnistusjärjestelmä (pilottiversio).

OYS:ssä on tällä hetkellä käytössä OYS:n ja Oulun yliopiston kehittämä ESKO-

niminen sähköinen potilaskertomus, jota esim. sairaanhoitajat käyttävät kirjatessaan

ylös tietoja potilaista. ESKO on web-pohjainen selainkäyttöliittymä (ollut käytössä

vuodesta 1997), joka on perusta OYS:n uusille langattomille sovelluksille. Ohjelmaan

on integroitu lukuisia sovelluksia, kuten SOFIE-hoitosuunnitelma-osio sekä lukuisia

muita sovelluksia nopeuttamaan ja helpottamaan sairaanhoitajien ja lääkärien

päivittäistä tiedonkeruuta. Myös edellämainittua langatonta WLAN-/RFID-

potilaantunnistusjärjestelmää integroidaan parhaillaan ESKO:on. Vaikka tällä hetkellä

ESKO:a vielä käytetään lähinnä kannettavista salkkumikroista tai pöytätietokoneista

käsin, ollaan siirtymässä joko PDA- tai Nokia-matkapuhelinpohjaiseen ESKO-

52

käyttöliittymään. Web-pohjainen ESKO olisi näin ollen lääkärin tai hoitajan taskussa,

josta kliininen data (mm. lämpö, pulssi, verenpaine, lääkitys) voidaan syöttää nopeasti

tasku-PC:seen. Näin voidaan reaaliajassa suorittaa raportointi suoraan potilaan vuoteelta

niin, että yksinkertainen, mutta pakollinen tieto saadaan rekisteröityä. ESKO:n

potilastaulu päivittyy sitä mukaa kun potilas tulee alueelle, jossa hänelle tehdään joko

tutkimus tai toimenpide. Ratkaisun käyttöönottoa ovat kuitenkin viivästäneet ongelmat

verkkosalauksen kanssa. Elektronisen sairauskertomuksen lisäksi OYS:ssä on ollut

mahdollista suorittaa myös lähetteet sekä epikriisit elektronisesti (E-lähete, E-epikriisi).

Tällä hetkellä sairaalan lähetteistä n. 38 % suoritetaan elektronisesti.

Kuva 12. ESKO:n käyttöliittymä.

4.1.2.2 Meilahden sairaalan teho-osasto, HYKS

Meilahden sairaala on valmistunut vuonna 1965. Meilahden sairaala on suurin HUS-

kuntayhtymän sairaala (Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiiri). Sairaala työllistää

noin 1400 hoitajaa, 400 lääkäriä ja lisäksi useita muita sairaala-alan ammattilaista.

Yhteensä henkilökuntaa on noin 3500. Meilahden sairaala koostuu 31 osastosta ja

kymmenestä poliklinikasta, joissa tapahtuu vuosittain lähes 150 000 potilaskäyntiä.

53

Sairaalassa suoritetaan vuosittain n. 8000 leikkausta ja sairaspaikkoja sairaalassa on

538. Sairaalassa on useita teho-osastoja, joista yksi huolehtii ensiapupoliklinikan

jatkohoitoa tarvitsevista tehohoitopotilaista. Meilahden sairaalan tehohoidossa olevien

potilaiden seurannassa jokaisella potilaalla on hoitaja, joka päivystää tämän lähettyvillä

ympäri vuorokauden. Hoitaja valvoo potilaan tilaa ja kirjaa ylös keskeisimmät

elintoimintoja kuvaavat suureet. Lisäksi osastolla päivystää lääkäri ympäri

vuorokauden.

Meilahden tehohoito-osastojen henkilöstön määrä on n. 90-100 työntekijää. Osasto on

Suomen suurimpia ja tehohoitoon osallistuvat eri alojen erikoislääkärit, erikoistuvat

lääkärit, sairaanhoitajat sekä runsaasti muuta sairaalahenkilökuntaa. Teho-osasto on

anestesiologijohtoinen, 8-paikkainen raskaan tehohoidon osasto, jossa annetaan mm.

vaativaa hengityksen ja verenkierron tukihoitoa suuren leikkauksen johdosta. Osasto

toimii kolmessa vuorossa. Meilahden teho-osaston potilasvalvonnan valmiuksiin

tutustuttiin osastokäynnillä, jossa kirjoittaja seurasi potilaan tutkimusta ja hoitoa

työvuorojen aikana.

4.1.2.3 Jorvin sairaalan teho-osasto

Jorvin sairaala perustettiin toimimaan Espoon alueen sairaalana, mutta kun Uudenmaan

sairaanhoitopiirejä yhdistettiin suuremmaksi kokonaisuudeksi, Jorvin sairaala

vastaanottaakin nyt potilaita myös pidemmiltä etäisyyksiltä. Jorvin teho-osasto on nk.

”sekateho-osasto”, mikä tarkoittaa että teho-osastolle saapuu potilaita toisistaan

poikkeavista olosuhteista. Teho-osasto esimerkiksi ottaa vastaan tapaturmapotilaita,

leikkauksesta toipuvia potilaita sekä vuodelevossa komplikaatioita saaneita potilaita.

Jorvin teho-osastolla käytettävä teknologia on hieman keskitasoa parempaa. Esimerkiksi

yleismittarilla mitattavat suureet sekä infuusiopumppujen volyymit kirjautuvat

automaattisesti potilassängyn päädyssä oleviin tietokoneisiin (kuva 13). Loput tiedot

kirjataan sähköiseen sairauskertomukseen käsin.

54

Kuva 13) Potilassängyn päähän kytketty päätelaite, johon kirjautuu automaattisesti ylös

yleismittarin mittaamat potilastiedot sekä infuusiopumppujen lukuarvot.

55

Kuva 14. Päätelaitteen mittaamat potilastiedot.

Teho-osaston vaihtelevan potilaskannan vuoksi Jorvissa on ylläpidettävä erittäin

tehokas valmiustila kriittisessä kunnossa saapuvien potilaiden hoitamiseksi.

Hoitohenkilökunnan määrä (35 hoitajaa ja 7 lääkäriä) on suurehko ja huonekoot ovat

suuret. Teho-osastolla potilaat ovat eristyhuonetta (yhden hengen huone) ja

infarktipotilaille tarkoitettua kahden hengen huonetta lukuunottamatta avotilassa kaksi

potilasta rinnakkain (noin 9-10 m2/potilas ). Päivittäin osastolla toimii kaksi

anestesiaerikoislääkäriä ja yksi sairaalalääkäri perehtymässä tehohoitoon.

Sairaalan henkilökunnan mielestä sairaanhoitajien määrä on tällä hetkellä niin pieni, että

sitä ei voi vähentää toiminnan siitä oleellisesti kärsimättä. Vaikka tekniikka ja laitteistot

tulevatkin jatkossa kehittymään, ei pidetty todennäköisenä että sairaanhoitajien

lukumäärä nykyisestä vähenisi.

56

Sairaanhoitajien tehtävään kuuluu paljon muutakin kuin hoitotoimenpiteitä ja potilaan

mittaustietojen kirjaamista, joka voidaan tulevaisuudessa suorittaa laitteiston avulla

automaattisesti. Sairaanhoitajat toimivat ennen kaikkea potilaan sosiaalisena

kumppanina. He keskustelevat potilaan kanssa, kuuntelevat, mitä potilaalla on

sanottavaa ja tarvittaessa lohduttavat potilasta. Sairaanhoitajat toimivat potilaan

ylimääräisenä ”kätenä”: He noutavat potilaille heidän tarvitsemansa esineet, tarvikkeet

ym. ja suorittavat potilaalle tarvittavat toimenpiteet, kuten avustavat vessassa käynnissä

ja muissa potilaiden päivittäisissä arkirutiineissa, joihin potilaat eivät tilansa vuoksi

kykene. Lisäksi sairaanhoitajien toimenkuvaan kuuluva teho-osaston tarkkailu

tavallisesta poikkeavien tapahtumien varalta (äkilliset äännähdykset, kolahdukset ym.)

on ensiarvoisen tärkeä osa potilaasta huolehtimista. Tästä syystä potilashoidon nykyistä

läpikotaisempi automatisoiminen nähdään kaksipiippuisena ratkaisuna: Automatisointi

toki auttaa sairaalahenkilökuntaa päivittäisten askareiden suorittamisessa, mutta

henkilökunnan vähennykseen sen ei nähdä tarjoavan ratkaisua.

4.1.2.4 Mehiläisen sairaalan teho-osasto

Lääkärikeskus Mehiläisen sairaala on yksityinen sairaala, joka sijaitsee Helsingissä

(Runeberginkatu 46). Mehiläisen sairaala on toiminut vuodesta 1909 alkaen ja sen

leikkaustoiminta toteutuu pienkirurgisista toimenpiteistä avosydänleikkauksiin.

Mehiläisen teho-osasto ottaa vastaan oman sairaalan leikkaussaleista potilaita, jotka

siirtyvät teho-osastolle suoraan leikkaussalista (ilman heräämövalvontaa). Teho-osaston

koko on noin 150 m2 ja siinä voidaan kerralla seurata noin 15 potilasta. Sairaala

Mehiläisen potilaat poikkeavat muiden tutkimuksessa olevien sairaaloiden potilaista,

sillä he saapuvat sairaalaan lähinnä toipumaan leikkauksesta. Tapaturmapotilaita ym.

”odottamattomia” potilaita Mehiläiseen ei tavallisesti saavu. Osin tästä syystä johtuen

muihin tutkimuksen kohteena oleviin sairaaloihin verrattuna Mehiläisen sairaalan teho-

osaston varustelutaso on astetta kevyempi. Esimerkiksi sairaalassa ei ole sähköistä

sairauskertomusta.

57

Kuva 15. Mehiläisen sairaalassa on käytössä ”vanhanaikainen”, tunnin välein paperille

kirjattava sairauskertomus.

4.1.3 Kyselyt ja haastattelut

Jotta saataisiin tietoa tehohoitopotilaan seurannasta, hoitokäytännöistä, laitteista ja

menetelmistä, toteutettiin neljässä sairaalassa kysely- ja haastattelututkimus (Liite 1).

Tutkimus suoritettiin tehohoito-osaston sairaanhoitohenkilöstölle, joiden tehtävänä

58

sairaalassa on tehohoitopotilaan ("bed-side") valvonta. Kyselyssä pyydettiin

hoitohenkilökuntaa luettelemaan omien potilaittensa potilasseurannan keskeisimmät

tapahtumat ja seurannassa käytettävä laitteisto. Samalla pyydettiin kertomaan, miten

tiedot osastolla rekisteröitiin. Lopuksi pyydettiin luettelemaan kehittämisehdotuksia

potilasvalvontaan.

Tutkimuksessa haastateltiin myös tehohoitoon osallistuvia sairaanhoitajia ja lääkäreitä

sekä langattoman sairaalan projektissa (WILHO, OYS) mukana olevia tutkijoita.

Haastattelussa täsmennettiin kyselyssä esiin tulleita asioita sekä tarkennettiin

potilasvalvonnan laitekantaa, henkilöstöä ja ympäristöä koskevia tekijöitä.

4.1.4 Laitekannan katselmukset

Tässä tutkimuksessa koottiin tieto kunkin sairaalan teho-osaston käyttämistä laitteista.

Laitekanta saatiin selville sairaaloiden tutustumiskäyntien ja henkilökunnan

haastattelujen yhteydessä. Yleensä osastojen henkilökunnalla oli hallussa lista

laitteistoista, niiden merkeistä, tyyppinumeroista ja maahantuojista. Laitekanta

valokuvattiin.

4.1.4.1. EKG-monitorointi

Elintoiminnoista kaikilta tehohoidossa olevilta potilailta seurataan sydämen toimintaa

(EKG), johon yleisimmin käytetään yleismittaireita, joilla samalla voidaan rekisteröidä

muitakin elintoimintoja (esim. hengitys, happisaturaatio). Kuvassa 16 on yhdessä

sairaaloista käytetty yleismittari (Datex Ohmeda). Potilas on kytketty sydämen

toiminnan eli EKG:n seurannassa laitteeseen johdoilla. Tiedossamme ei ole yhtään

kaupallista "langatonta" laitetta, joka tällä hetkellä jo olisi rutiinikäytössä Suomen

sairaaloiden teho-osastoilla potilaiden sydänvalvonnassa. Potilas on kiinnitetty ko.

yleismittariin kolmen pisteen rintakytkennällä. Laitteeseen tulee sydänseurannassa yksi

johto joka yhdistää kolme rintakytkentäjohtoa.

59

Sydämen toiminnan seuranta on keskeisin tehohoitopotilaan seurattavista suureista,

Laite on kytketty johdolla kiinni potilaaseen ja sijaitsee potilasvuoteen välittömässä

läheisyydessä, jotta hoitohenkilöstö voi välittömästi seurata sydämen toiminnassa

tapahtuvia muutoksia esim. lääkitystä annettaessa tai hoitotoimenpiteitä suoritettaessa.

Laite seuraa aina potilasta siirrettäessä ja sitä ei irroiteta siirtojen aikana potilaasta.

4.1.4.2. Verenpaineen seuranta

Sairaaloissa oli käytössä yleismittari, jonka avulla seurattiin tehohoitopotilaan sydämen

toimintaa ja verenpainetta. Ulkoinen verenpaineen mittaus (vrt. invasiiviset

verenpaineen mittaukset suonen sisäisesti) toteutuu sairaaloissa yleensä perinteisillä

verenpaineen mittalaitteilla raajoista mansetilla verenpaine mitaten. Potilasta valvova

hoitaja käy mittaamassa verenpaineen potilaan käsivarresta joko ns. elohopeamittarilla

tai sähköisesti toimivalla digitaalisella mittarilla (esim. Omron-valmistajan mittari) ja

kirjaa tuloksen potilaan seurantakansioon, sähköiseen rekisteriin tai potilasvuoteen

yhteydessä olevaan päätelaitteeseen.

Tehohoidossa olevan potilaan "sentraalinen" ja invasiivinen verenpaineen mittaus

tapahtuu siten, että potilaan verisuoniin viedyn kanyylin ja antureiden keräämä tieto

siirtyy johtoja pitkin yleismittariin. Tulos on nähtävissä aina yleismittarin näytöllä ja

yleensä se tallennetaan suoraan sähköiseen potilaskertomukseen. Tämän tutkimuksen

sairaalakohteissa Mehiläistä lukuun ottamatta tieto tallentui kaikissa automaattisesti

sähköiseen arkistoon. Laite sijaitsee potilasvuoteen välittömässä läheisyydessä johdoilla

kytkettynä potilaaseen. Potilasta siirrettäessä pois teho-osastolta ko. laite seuraa vuoteen

mukana.

60

Kuva 16. Datex Ohmeda yleismittari (valmistaja GE Healthcare Finland). Mittaa

EKG:n, verenpaineet sekä CVP-katetrin.

4.1.4.3. Hengityksen monitorointi

Tutkimuksen sairaalakohteissa seurattiin tehohoidon potilaiden hengitystoimintaa Avea

Viasys-hengityskoneella. Hengityksen monitorointi tapahtui siten, että (tajuton)

tehohoitopotilas oli kytketty hengityslaitteeseen (respiraattoriin), joka toimii myös

hengityksen monitoroinnissa. Kuvassa 17 on Avea Viasys laite, joka on liitetty

hengityskoneeseen ja sen näytöllä näkyy potilaan hengityksen kulku, hengitystiheys ja

hengityskaasujen mittaustuloksia. Potilaasta lähtee johto monitorilaitteeseen, joka

sijaitsee potilasvuoteen välittömässä läheisyydessä. Potilassiirtojen aikana tätä laitetta

voidaan kuljettaa potilaan mukana (esim. leikkauksiin ja röntgenkuvauksiin).

61

Kuva 17. Avea Viasys – hengityskoneen näyttö.

4.1.4.4. Hapetusaste

Tehohoitopotilaan veren hapettumista seurataan suoraan osoittavalla menetelmällä,

jossa veren happiosapaine (paO2) määritetään. Happisaturaatioanturi on kiinni potilaassa

joko ihon pinnalla olevalla kiinnityksellä (esim. sormeen kiinnitetty anturi) tai anturi

viedään sentraaliseen valtimoon suonen sisäisen katetrin kautta. Anturi lähettää tiedon

laitteeseen, joka sijaitsee vuoteen välittömässä läheisyydessä. Tulos voidaan nähdä

reaaliaikaisesti laitteen näytöllä. Sairaalakatselmuksessa happisaturaatiota seurattiin

pulssioksimetrillä.

4.1.4.5. Infuusiolaitteet

Sairaalakatselmuksessa tuli esiin havainto, että käytännössä kaikki tehohoitopotilaat

olivat lääkkeiden ja nesteytyksen takia kytkettyinä infuusioletkujen avulla

62

infuusiopumppuihin ja monitoreihin. Kuvassa 18-20 on erilaisia nesteytyspumppuja.

Käytettävien lääkkeiden määrä ohjelmoidaan potilaskohtaisesti (manuaalisesti) potilaan

tilasta riippuen. Annettujen lääkkeiden määrää seurataan näytöiltä kirjaamalla määrät

käsin potilaskertomuksiin (sähköiset tai paperiset sairauskertomukset). Potilasta

siirrettäessä nesteytysletkut kulkevat mukana ja vain välttämättömät pumput seuraavat

potilasvuodetta.

Kuva 18. Infuusiopumput.

63

Kuva 19. Ivac-infuusiopumppuja. Niitä käytetään tiputuksessa (2 kpl) (Model 98 /

Oriola).

Kuva 20. Braun Perfusor Compact lääkeinfuusiopumput (3 kpl).

64

4.2 Tulokset

Sairaanhoitajat vastasivat kukin haastattelulomakkeeseen, jonka vastauksien perusteella

koottiin kyseiset taulukot (2-7)

Taulukko 2.

Sairaalahenkilöstön (14 tehohoito-osaston hoitajaa) luettelemat keskeisimmät

leikkauksen jälkeisen ja tehohoitopotilaan valvonnan edellyttämät elintoiminnot:

Mitattava elintoiminto

-Happisaturaatio -Sekoittunut laskimosaturaatio

-Hengitystiheys -Kaasujen vaihto (sekoittuminen, ETCO2)

-Verenpaine -Rytmi

-Pulssi -Hapetus

-EKG -Eritys (diureesi)

-Kipu -Ventilaatio

-Lämpötila -EEG (Neurologiset potilaat)

-Liike (joissain tapauksissa) -Sydämen minuuttitilavuus (CI)

-Keskuslaskimopaine -Keuhkovaltimopaine

-Hermodynamiikka

Taulukko 3.

Hoitohenkilöstön käytössä olevat laitteet tehohoitopotilaan valvonnassa

Laite

-Datex Ohmeda-Perusvalvontamonitorit (yleismittarit)

-HP:n monitorit

65

-Ventilaattorit (Dräger)

-Nesteet (Braunin ”infuusiotornit”)

-AS3-monitori

-Potilastietojärjestelmä

-Laboratoriotietojärjestelmä

-Röntgenkuvat: PACS-järjestelmä

-Spirometria

-Hengityskäyrämonitori (respiraattoriin liitettävä näyttö)

-Happisaturaatio

-Koekäytetty patjan alle asennettavaa lisäpatjaa (mittasi hengitystä, pulssia ja liikettä)

Taulukko 4.

Sairaalahenkilökunnan ilmoittama potilastiedon mittaaminen ja kirjaaminen eri

sairaaloissa

*) Jokaisella tehohoitopotilaalla on oma "lähihoitajansa", joka käytännössä pysyy

potilaan vieressä

Taulukko 5.

Sairaala Kuka mittaa ja kirjaa?

Onko elektronista

potilastietojärjestelmää?

HYKS Hoitaja ja atk-tietojärjestelmä (* On

OYS Hoitaja ja atk-tietojärjestelmä (* On

Jorvi Hoitaja ja atk-tietojärjestelmä On

ODL

(heräämöhoito) Hoitaja Ei

Mehiläinen Hoitaja (* Ei

66

Hoitohenkilökunnan kirjaamiskäytännöt eri sairaaloissa

HYKS

-Sairaanhoitaja kirjaa ylös potilastiedot, kuten invasiiviset paineet ensin mitattuaan ne.

-Lääkäri kirjaa ylös hengitysmekaniikkaan liittyvän informaation.

OYS

-Teho-osastolla seurantatiedot kirjautuvat automaattisesti käytössä olevaan atk-

pohjaiseen potilastietojärjestelmään.

-Heräämässä tiedot kirjataan anestesiakaavakkeelle sairaanhoitajan toimesta.

-Vuodeosastolla mittaustulokset kirjaa sairaanhoitaja heti mittausten jälkeen paperille ja

siirtää tulokset sähköiseen sairauskertomukseen kansliassa

(Mittaus -> kirjaus paperille -> kirjaus sähköiseen sairauskertomukseen).

Jorvi

-Teho-osastolla seurantatiedot kirjautuvat automaattisesti käytössä olevaan atk-

pohjaiseen potilastietojärjestelmään.

-Muut tiedot kirjataan käsin sängyn päädyssä sijaitsevaan tietokoneeseen eli sähköiseen

potilastietojärjestelmään.

ODL (heräämöhoito)

-Akuutissa tilassa sairaanhoitaja kirjaa erilleselle lomakkeelle parametrit, lääkitykset,

nesteet ja muut potilaan vointiin liittyvät asiat. Tätä tietoa ei saa vietyä

potilastietojärjestelmään, vaan tieto jää paperilomakkeelle. Tietoja kirjataan noin puolen

tunnin välein, jos vointi on hyvä. Muussa tapauksessa tietoja kirjataan tiheämpään.

-Akuutin valvonnan jälkeen tietoja (esim. verenpainetta) kontrolloidaan 2-3 kertaa

vuorokaudessa. Nämä tiedot kirjataan ensin paperille ja viedään myöhemmin sairaalan

tietojärjestelmään.

Mehiläinen

67

-Teho-osastolla on käytössä vanhanaikainen kirjaamiskäytäntö, jossa sairaanhoitaja

kirjaa käsin seurattavat potilastiedot suunnilleen tunnin välein potilasseurantapaperille.

-Sähköistä potilaskertomusta ei ole.

Taulukko 6.

Mikä tieto kirjataan automaattisesti ja mikä käsin?

Taulukko 7.

Hoitohenkilöstön esittämät kehittämistarpeet potilasvalvonnassa

Kehittämiskohde

-Johtomäärän vähentäminen (selkiyttäisi hoitoympäristöä)

-Yksi, yhteinen ”putki”/kaapeli, jossa johdot kulkisivat

-Modulien vähentäminen

-Potilaan nopeampi siirtämismahdollisuus

Automaattisesti siirtyvä tieto

(HYKS) Käsin kirjattuna siirtyvä tieto (HYKS)

-Ventilaattorista saatava tieto

(pääosin)

-Valvontamonitorista saatava tieto

(pääosin)

-Verenpaine

-Pulssi

-Määrävälein annostettu lääkitys

-Täyttöpaineet

-Perushoito (pesut, asentohoidot, haavavoidot

ym.)

-Nesteenvaihdot

-Potilaan tarkkailut

-Hengityskone- ja lääkeinfuusioiden

muutokset

-Ventilaattorisäädöt (osittain)

68

-Erilaisten monitorointivaihtoehtojen saaminen

-Langattomat vaihtoehdot (kaukosäädin-periaate)

-Tehopotilaan mittausparametrit valvontamonitoreista siirtyvät jo nyt automaattisesti

sähköiseen sairauskertomukseen. Kehitettävää voisi olla potilaan asennon seurannassa

tms.

-Toisaalta mittausten kehittäminen noninvasiivisilla (=elimistön ulkopuolella tapahtuva)

menetelmillä olisi turvallisempaa ja helpompaa toteuttaa sekä tehohoidossa että

leikkaussalissa/heräämössä/osastohoidossa.

-Leikkaussalissa, heräämössä ja osastoilla kehitettävänä olisi kirjaamisen vähentäminen

ts. tiedonsiirto suoraan sähköiseen sairauskertomukseen potilaan vierellä, kun mittaus

on suoritettu.

-Tehdään moninkertaista kirjaamista tai akuuttivaiheen tietoa ei kirjata olemassaolevaan

järjestelmään lainkaan. Iso ja kriittinen osa puuttuu tietojärjestelmästä, koska leikkaus,

heräämö ja vuodeosaston kriittisin vaihe puuttuu tietojärjestelmästä ja nämä vaiheet

kirjautuvat vain paperille.

-Potilas sijoitetaan huoneeseen monitorin kanssa ja hoitaja hoitaa osastolla myös muita

potilaita. Huoneessa oleva laite hälyttää, mutta hälytyksiä ei saada menemään hoitajalle,

vaan hoitajan täytyy koko ajan yrittää pysyä kuuloetäisyydellä.

-Nykyiset monitorit ovat hyviä ja niiden tulisikin valvoa potilasta ja informoida suoraan

hoitajaa, jos voinnissa on jotain erikoista, eikä vain piipata huoneessa aiheuttaen huolta

potilaalle.

-Moninkertaisen käsinkirjaamisen vähennys

-Vähemmän johtoja, enemmän langattomia valvontalaitteita, esim. saturaatiomittari

-Monitorointi mahdollisimman johdottomasti: Nykyisin kaikissa mittauksissa omat

johdot, esim. RR, CVP. Nykyisin johdot menevät sekaisin helposti.

-Mahdollisimman vähän häiriöitä erilaisiin käyriin parantamalla laitteistoja &

kosketuspintoja

-Erilaisten artefaktojen poistaminen eli luotettavuuden lisääminen

-Keskusvalvomo

-Nykyään hoitajan on kirjattava erikseen maininta tietojärjestelmään mahdollisista

artefaktoista, jotta niitä ei juridisesti tulkittaisi väärin esim. potilasasiakirjoja jälkikäteen

tarkasteltaessa.

69

4.3 Tulevaisuuden langaton sairaala

Suomen terveydenhoitoalaa samoin kuin ylipäänsä koko Suomen työvoimaa, uhkaa

lähivuosina resurssipula suurten ikäluokkien ikääntymisen ja eläköitymisen seurauksena

[Alasaarela 2006]. Väestön nopean ikääntymisen lisäksi myös krooniset sairaudet tuovat

haasteen Suomen kansantaloudelle lähivuosikymmeninä [Kaitera 2005]. Sama ongelma

on vireillä myös muaalla maailman suurissa teollisuusmaissa [Kaitera 2005]. Tästä

syystä on tärkeää kehittää terveydenhoidon prosesseja teknologian avulla niin, että

terveydenhoitoprosessien automaatio saa tulevaisuuden sairaaloissa suuremman ja

suuremman roolin. Näin kevennetään merkittävästi terveydenhoitohenkilökunnan

työtaakkaa [Alasaarela 2006].

Perinteisesti sairaalan laitteisto on ollut erittäin vaikeakäyttöistä, laitteet ovat suuria ja

monimutkaisia. Lisäksi laitteistoa varten on jouduttu rakentamaan monimutkainen

infrastruktuuri. Korkean siirtonopeuden omaavat kuituverkot ovat kalliita ja

hankalakäyttöisiä [Masuda ym. 2005]. Eräs tärkeimmistä tulevaisuuden sairaalojen

teknologisita uudistushankkeista tulee olemaan langaton paikannus ja seuranta

[Alasaarela 2006]. Tällä tarkoitetaan potilaiden, henkilökunnan sekä laitteiden

paikantamista langattomasti. Näin voidaan optimoida sairaalahenkilökunnan työajan

käyttöä siten, että potilaiden ym. laitteiston etsiskelyyn kuluva aika minimoidaan

[Alasaarela 2006]. Lisäksi hoitajien työ helpottuu, kun potilassänkyjä voidaan siirrellä

vapaasti, sillä sängystä ei enää roiku häiritseviä johtoja, vaan kaikki tiedonsiirto

tapahtuu langattomasti. Lisäksi langaton tiedonsiirto saattaa tulla pitkällä aikavälillä

jopa edullisemmaksi sairaalalle, kun monimutkaisilta kytkennöiltä ja verkoston

rakennusurakoilta vältytään.

Langattoman tekniikan tuomina etuina mm. potilas on tarkoitus tunnistaa ja paikantaa

esim. kortin tai rannekkeen avulla, kun tämä liikkuu sairaalan sisällä. Rannekkeeseen

(tai korttiin) syötettäisiin potilaan henkilö- ja muut tarvittavat tiedot ja se olisi osa

sairaalan tietoverkkoa. Sairaalassa käytettävä langattomuus vähentäisi hoitajien työtä

johtojen parissa mahdollistaen potilaan tunnistamisen ja elintoimintojen mittaamisen

silloinkin, kun potilas liikkuu sairaalan hoitoyksiköiden välillä. Lisäksi elintoimintojen

70

seuraaminen on reaaliaikaista ja voidaan suorittaa sairaalaosaston valvomosta käsin.

Esimerkiksi veren happipitoisuuden arvot voidaan lähettää langattomasti mitta-

antureista valvomon monitoriin ja näin ollen ei tarvita kalliita monitoreita jokaiselle

potilaalle. Tämän ansiosta on mahdollista seurata yhä useamman potilaan

mittaussuureita. Langaton tekniikka mahdollistaa myös jatkuvan mittauksen, kun

potilasta siirretään esim. heräämöstä teho-osastolle. Tämä antaa hoitohenkilökunnalle

mahdollisuuden keskittyä tärkeämpiin asioihin, kun jatkuva johtojen kiinnittämisen ja

irroittamisen tarve loppuu [Tuominen 2005].

Jos sairaalassa ilmenee vajausta ammattitaitoisesta hoitohenkilöstöstä, on

lähitulevaisuudessa mahdollista saada kriittisessä tilassa olevalle potilaalle vuorokauden

läpi jatkuva monitorointi etäpisteestä, jossa ammattitaitoista henkilöstöä löytyy. Sieltä

he neuvovat hoitotiedon puutteessa olevaa henkilökuntaa. Tämä on hyvin tärkeää esim.

maaseudun pienemmissä sairaaloissa sekä armeijan sairaaloissa, jonne ei

yksinkertaisesti ole mahdollista saada riittävästi ammattitaitoisia, vuorokauden läpi

päivystäviä lääkäreitä tai hoitajia. Näin kyseiset sairaalat kykenevät tulemaan toimeen

omilla resursseillaan, saadessaan apua langattomasti vaikkapa HYKS:n päivystävältä

ortopedilta. Tämä keksintö tulee paitsi vapauttamaan sairaalojen resursseja myös

vähentämään mahdollisia hoitovirheitä. Lisäksi useita potilaita on mahdollista lähettää

kotihoitoon, kun monitorointijärjestelmä kytketään kotivuoteeseen [Rosenthal 2003].

4.3.1. Haasteet tulevaisuuden (langattomalle) sairaalalle

Langaton sairaala tuo mukanaan runsaasti haasteita. Esimerkiksi siirrettävän tiedon

koko vaihtelee happisaturaatioarvojen siirtämiseen tarvittavista muutamista kilotavuista

röntgenkuvien vaatimiin jopa satojen megatavujen kapasiteettiin. Näin ollen tarvitaan

hyvin tehokas langaton verkko suurimpienkin tietomäärien siirtoon. Kuitenkin esteenä

joillekin verkkoratkaisuille on sairaalan raskasrakenteinen ympäristö eristettyine

huonetiloineen, jolloin avoimiin tiloihin suunnitellut verkkoratkaisut eivät välttämättä

toimi. Lisäksi sairaalassa on tyypillisesti ollut voimassa konservatiivinen ilmapiiri, jossa

uuden tekniikan ratkaisut vaativat paljon näyttöön perustuvaa tietoa. Tämä hidastaa

71

oleellisesti uusien innovaatioiden soveltamista ja niiden vakiintumista

sairaalailmapiiriin [Tuominen 2005].

Varsin tärkeä huomio tulevaisuuden sairaalaa kehitettäessä on, että langattomat laitteet

eivät saa häiritä muita leikkaukseen sekä potilasvalvontaan vaadittavia laitteita ja niiden

häiriösuojauksen on oltava riittävä. Tämä havaittiin vuonna 1998 Yhdysvalloissa

Teksasissa, kun paikallisen televisiokanavan HDTV-lähetys (High Definition

Television) kaatoi noin puolet kokonaisen sairaalakerroksen langattomista yhteyksistä.

Tämä johtui siitä, että sairaalan langattomiin yhteyksiin käyttämät UHF- ja VHF-

radiotaajuuskaistat saivat häiriötä HDTV-kaistasta. Tästä opittiin, että elintärkeät

potilaanhoitojärjestelmät (mm. teho-osastoissa) on syytä sijoittaa radiotaajuuksien

ulottumattomiin. Lisäksi Yhdysvalloissa, lokakuussa 2002, Federal Communications

Comission (FCC) kielsi uudet UHF-kaistaa käyttävät sairaalasovellukset ja määräsi

sairaalasovelluksille uudet radiotaajuuskaistat. Syynä tähän oli, että UHF-taajuuskaista

oli rajusti ylikuormittunut mm. sairaalan henkilöstön jatkuvan radiopuhelimien käytön

sekä poliisi-, paloauto- että kuljetusradion käytön seurauksena [Rosenthal 2003].

Yhtenäisen rajapinnan puute langattomille sovelluksille aiheuttanee myös ongelman

tulevaisuuden sairaalalle. Nykyisin useat ohjelmistotoimittajat käyttävät omia

rajapintojaan markkinareviirejään suojellakseeen. Tästä syystä markkinoille saapuvat

langattomat järjestelmät ovatkin varsin erilaisia eri maissa. Vakiintuneita

rajapintastandardeja ei vielä toistaiseksi ole olemassa. Langattomille ratkaisuille tulisi

saada yhtenäinen, avoimet rajapinnat tarjoava alusta, jossa olisi paikat sekä langallisille,

että langattomille ratkaisuille sekä erilaisille radiorajapinnoille. Tällaiseen alustaan olisi

nykyisten järjestelmien toimittajien helppo liittyä yhtenäisen rajapinnan ansiosta ja näin

myös uusien sovellusten kehittäjille avautuisi kosolti mahdollisuuksia tuoda tuotteitaan

markkinoille. Amerikkalainen Health Tech Center on laatinut tulevaisuuden ennusteen,

jonka mukaan eräs vaikeimpia haasteita on juuri integroidun rajapinnan kehittäminen.

Eräs vaihtoehto olisi heidän mukaansa antenni, joka toimisi WLAN, ZigBee-,

Bluetooth-, UWB-, kännykkä- ja ISM-taajuuksien alueella [Alasaarela 2006].

72

Eräs langattoman teknologian haaste on langattomien sovellusten tietoturva. Sairaalassa

esiintyvä tieto on usein kriittistä ja sen suojaaminen välttämätöntä. Tietoturvallinen

tiedonsiirto tarkoittaa, että ulkopuoliset (eli muut kuin lähettäjä sekä vastaanottaja) eivät

pääse lukemaan sanomaa ja että sen saapuminen vastaanottajalle on voitava jälkeenpäin

todistaa. Lisäksi sekä sanoman lähettäjän että vastaanottajan on oltava luotettavasti

tunnistettavissa ja sanoma ei saa päästä muuttamaan muotoaan matkalla.

Sairaalansisäinen verkko suojataan yleensä palomuureilla. Palomuurit eristävät

sairaalaverkon julkisista ym. verkoista ja valvovat palomuurin läpikulkevaa liikennettä.

Tämä estää (tai vähintäänkin minimoi) mahdolliset hyökkäysyritykset sairaalaverkkoon

tämän ulkopuolelta, mutta silti palomuurit mahdollistavat pääsyn sairaalaverkosta

muihin verkkoihin, esim. julkisen verkon palveluihin. Langattomien sovellusten

tietoturva paranee nopeasti ja varteenotettavia ratkaisuja alkaa saapua markkinoille

[Alasaarela 2006, Raitakari 1999].

Käyttöliittymien kehittäminen on suuri haaste tulevaisuuden sairaalalle. Esim.

Yhdysvalloissa tehdyn tutkimuksen mukaan PDA-pohjaiset potilaskertomusten

selausohjelmat koetaan aikaavieviksi, ja niiden ketjutettujen ikkunoiden kautta toimiva

käyttöliittymä heikoksi. PDA-pohjaiset selausohjelmat ovat vielä suhteellisen uusia

sovelluksia sairaalamaailmassa ja riittävä harjoittelu sekä käyttöliittymän kehittyminen

tulevat todennäköisesti lisäämään myös PDA-pohjaisten potilaankertomusten suosiota

tulevaisuudessa [Alasaarela 2006].

5 Tekninen ratkaisu älykkäälle potilasvuoteelle

5.1 Spesifinen sovellusverkko (spesific application network, SAN)

Teknillisen korkeakoulun Sovelletun elektroniikan laboratoriossa on kehitetty teknisiä

ratkaisuja potilaiden elintoimintojen seuraamiseen [Piipponen ym. 2007]. Potilaan

elinten lähettämiä signaaleja (biosignaaleja) voidaan rekisteröidä lääketieteellisillä

73

laitteilla (monitoreilla), jotka joko suoraan näyttävät signaalin näytöllä tai tallentavat

sen laitteen muistiin. Tällä hetkellä sairaaloissa valtaosa signaaleista siirtyy laitteistoihin

kaapeleiden välityksellä. Tavoitteena on kehittää järjestelmiä niin, että tieto voisi siirtyä

langattomasti potilaasta laitteeseen.

Biosignaalit sekä muut signaalit rekisteröivä lääketieteellinen laitteisto vaatii sähköisen

eristyksen. Tärkein syy tähän ovat turvallisuusvaatimukset. Eristys estää häviövirtoja

vuotamasta laitteiston johdotuksen läpi ja ehkäisee näin mahdollisesti aiheutuvat

haitalliset vaikutukset kuten sähköshokit ja palovammat. Toinen syy on havaita heikot

signaalit niin hyvällä signaalin hyötysuhteella kuin vain mahdollista. Yhteismuotoiset

virrat, jotka virtaavat elektrodipintojen läpi, synnyttävät merkittäviä määriä

eromuotoista sähköistä kohinaa. Näin ollen eristystä tarvitaan minimoimaan

yhteismuotoiset virrat ja myös synnytetyt eromuotoiset kohinat. Verkkotaajuudella (50 -

60 Hz) vaadittava eristys saadaan helposti aikaan, mutta kun kytketyn kohinaenergian

taajuus kasvaa, vaikeutuu vaadittavan eristyksen aikaansaaminen huomattavasti. Näin

on erityisesti silloin, kun kytketyn kohinaenergian tehotaso on korkea. Tämä tapahtuu

esim. sähköisellä veitsellä suoritetun kirurgisen operaation aikana ja kun suoritetaan

magneettista resonanssikuvausta (MRI) [Piipponen ym. 2007].

Jotta havaittaisiin matalataajuisisia signaaleja magneettisen resonanssikuvauksen

aikana, käytetään yleensä optista yhteyttä signaalin esivahvistimien ja

päärekisteröintielektroniikan välillä. Tämän jälkeen esivahvistimien virtalähde voidaan

ladata käyttäen akkua tai valoparistoa, joka muuntaa optiseen kuituun tuodun valon

sähköksi. Kaikilla esitetyillä ratkaisuilla on muutamia käytännön ongelmia.

Eräs ongelma laitteiston biosignaalien rekisteröinnissä on potilaan ja signaalin

saantimoduulien välisten kaapelien suuri määrä (kuva 21). Ratkaisu tälle voisi olla

langattoman tiedonsiirron käyttö. Tässä tapauksessa täytyy käyttää akkuja ja

langattomilla järjestelmillä on tapana synnyttää sähköisiä häiriöitä muihin laitteisiin,

mikä voi olla vaarallista tai voi lisätä kohinatason määrää signaalin havaitsemisessa

[Piipponen ym. 2007].

74

Kuva 21. Tyypillinen järjestelmä. Jokainen rekisteröitävä signaali vaatii oman

kaapelinsa. Näin ollen tarvittavien kaapelien määrä on suuri. Yhteismuotoiset virrat ovat

merkittäviä [Piipponen ym. 2007].

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että tällä hetkellä on ilmeinen tarve uudelle tavalle

rakentaa potilasmonitorointilaitteisto, joka tuottaa korkean tason sähköisen eristyksen,

on helposti laajennettavissa, ei tarvitse pattereita ja joka ei aiheuta haitallista

sähkömagneettista kohinaa.

5.2 Täsmennetty sovellusverkkojärjestelmä

Teknillisen korkeakoulun Sovelletun elektroniikan laboratorio on kehittänyt

prototyyppiä edellä kuvatun laitteiston valmistamiseksi [Piipponen ym. 2007]. Tässä

uudessa ratkaisussa laitteisto-ongelmaan, joka kuvattiin aiemmin, käytetään hyväksi

elektroniikan ja langattomien tiedonsiirtojärjestelmien nopeaa kehitystä.

Toimintataajuudet näille laitteistolle ovat yleensä gigahertsien taajuusalueella.

Esimerkiksi viime aikoina esitelty, laajaa suosiota saavuttanut langaton

tiedonsiirtojärjestelmä on Bluetooth, joka käyttää 2,4 GHz:n ISM-kaistaa. Tätä

järjestelmää tullaan käyttämään laajalti tiedonsiirtoyhteytenä matkapuhelinten ja

muiden kannettavien laitteiden välillä. Se on myös saavuttanut suosiota muiden

75

sovellusten saralla. Vuoden 2000 loppuun mennessä jo yli 1000 yhtiötä ja yritystä ovat

ilmoittaneet kehittävänsä tuotteita, jotka sisältävät Bluetooth tiedonsiirto-ominaisuuden

[Piipponen ym. 2007].

Kehitteillä on myös muunlaisia ratkaisuja, kuten Wi-Fi, HomeRF, jne. Nämä saattavat

tarjota jopa nopeampia tiedonsiirtonopeuksia kuin Bluetooth. Maksimaalinen

tiedonsiirtonopeus, joka saadaan aikaan tämän hetkisillä Bluetooth-ratkaisulla, on n. 700

kbit/s. Tämä on riittävä taso siirtämään monikanavaista EKG:tä, EEG:tä sekä muita

biosignaaleihin liittyvää informaatiota. Seuraavissa kappaleissa esitelty ratkaisu käyttää

Bluetoothia tiedonsiirtoteknologiana, koska Bluetoothin konsepti on jo tällä hetkellä

varsin korkealla kehityksen tasolla. On tosin huomautettava, että mitä tahansa sopivaa

tekniikkaa voitaisiin käyttää esitellyn ratkaisun sijasta [Piipponen ym. 2007].

Tavanomaisena konfiguraationa uusi järjestelmä sisältää keskusyksikön sekä lukuisia

muunninyksiköitä. Muunninyksiköitä käytetään signaalin muokkaukseen ja

rekisteröidyt signaalit muunnetaan digitaaliseen formaattiin ja siirretään kaapelia pitkin

keskusyksikköön. Kaapeli on koaksiaalikaapeli, jonka läpimitta on 2-3 mm, ja muut

muunninyksiköt voidaan yhdistää kaapeliin käyttäen haaroittimia. Haaroittimet ovat

pieniä, passiivisia komponentteja, joita käytetään laajalti korkeataajuisessa

elektroniikassa. Matalilla tehotasoilla haaroittimen koko määritellään liittimien koon

perusteella. Uuden järjestelmän ansiosta käytettävän kaapeloinnin määrä vähenee

huomattavasti. Muunninyksiköihin siirrettävä teho siirretään samaa kaapelia pitkin

korkealla taajuudella (esim. 2 GHz). Teho ja moduloitu signaali siirretään eristyksen yli,

mikä voi olla jopa niinkin yksinkertainen kuin kaksi kondensaattoria. Koska signaalin-

ja tehonsiirto tapahtuvat hyvin korkeilla taajuuksilla, kapasitanssien arvot voivat olla

pieniä (esim. 1-2 pF). Nämä arvot ovat niin pieniä, että rajakapasitanssit

muunninyksiköiden ja johdotuksen välillä ovat merkittävästi suuremmat. Näin ollen

häviövirrat eristyskondensaattorien läpi eivät aiheuta terveysriskiä tai aiheuta

ylimääräistä kohinakytkentää rekisteröintiyksikköön. Muunninyksiköt voivat olla

suunniteltu hyvin pienikokoisiksi ja johdotus voidaan tehdä joustavalla kaapelilla, jonka

ulkoläpimitta on 2-3 mm [Piipponen ym. 2007].

76

Kuva 22. Täsmennetyssä sovellusjärjestelmässä käytetään haaroittimia, joilla

yhdistetään muunninyksikköjen johdot yhdeksi kaapeliksi [Piipponen ym. 2007]

Laitteistoratkaisun edut ovat ilmiselviä:

1) järjestelmän korkean eristyksen ansiosta järjestelmää on turvallista käyttää jopa

tilanteissa, jolloin korkeataajuinen teho on kytketty potilaan kehoon.

Esimerkkejä tällaisista tapauksista ovat kirurgiset operaatiot sähköveitsellä ja

kuvaus MRI-yksiköllä

2) korkea eristys minimoi kytkennän sähkömagneettisilta häiriöiltä

3) signaalin ja tehonsiirto yhtä johtoa pitkin ja mahdollisuus yksinkertaiseen

haaroitukseen mahdollistaa merkittävän kaapelien vähennyksen

4) kuluttajamarkkinoille suunniteltujen komponenttien käyttö mahdollistaa

matalakustannuksisen valmistuksen ja hyötyy jatkuvasta kehityksestä

5) Järjestelmä voi olla kytkettynä yleisiin Intraneteihin tai Internet-sovelluksiin

6) Kaksisuuntainen tiedonsiirto eristyksen yli mahdollistaa operointiparametrien

hallinnan esim. muuntimissa ja vahvistimissa

77

Suunniteltu kehitysprojekti: Monikanavainen EEG-järjestelmä EEG:n

rekisteröimiseen fMRI-skannauksen yhteydessä

Eräs ensimmäisistä uuden laitteiston sovelluksista on 64-kanavaisen EEG:n rekisteröinti

fMRI-skannauksen yhteydessä. Skannaaja toimii 3T-yhteydellä, joten resonanssitaajuus

on hieman alle 130 MHz. Lyhyiden virityspulssien teho on kilowattien luokkaa.

Häviövirrat EEG-elektrodien läpi täytyy minimoida käyttäen korkean tason eristystä.

Kanavien suuri määrä ja vaatimus esivahstimien toimintatilan ohjaukseen edellyttävät

tehokasta tiedonsiirtoa keskusrekisteriyksikön ja signaalinkäsittely-yksikön välillä

[Piipponen ym. 2007].

Esivahvistimet voidaan realisoida käyttämällä matalatehoisia, alhaisen kohinan tuottavia

vahvistimia. Esivahvistimien ulostulosignaalit näytteistetään ja limitetään

multipleksoituun A/D-konvertteriin. Digitaalinen tietovirta siirretään tämän jälkeen

Bluetooth-lähettinmoduulin kautta eristyksen läpi keskusyksikköön. Signaalin

eheytysyksikön teho voidaan toimittaa samaa reittiä kuin signaalit tai erillistä kaapelia

pitkin keskusyksiköstä. Koska Bluetooth mahdollistaa kahdensuuntaisen tiedonsiirron,

lähetin voi vastaanottaa ohjaussignaaleja keskusyksiköltä ja mukauttaa signaalin

eheytyselektroniikan toimintaparametreja. Näihin ohjaimiin kuuluvat vahvistimen

säädöt sekä lineaarisen toiminta-alueen ulkopuolelle (esim. virityspulssien takia)

ajautuneiden vahvistimien nollaus. Huonon elektrodikontaktin tapauksessa kyseinen

esivahvistin voidaan sulkea ja näin minimoida mahdolliset häiriöt EEG-kartalla

[Piipponen ym. 2007].

Korkeasta taajuudesta ja virityspulssien korkeasta tehosta huolimatta eristys voi silti

vähentää yhdistävää kaapelia pitkin kulkevien häviövirtojen suuruutta. Keskusyksikkö

voi olla Faradaysuojan ulkopuolella. Koska ulostulotaajuuden ja signaali/tehonsiirron

taajuuden välillä on merkittävä ero (2,4 GHz), kaapelin läpivientiä suojan läpi voidaan

suodattaa [Piipponen ym. 2007].

78

Signaalinkäsittelyn elektroniikkaa voidaan valmistaa joko pintaan upotettuina

komponentteina tai Flip-Chip teknologiaa käyttämällä. Näin ollen

signaalinkeruuelektroniikka voi olla hyvinkin pienikokoista [Piipponen ym. 2007].

5.3. Älykäs potilasvuode

Langattoman teknologian kehitys on luonut kasvavan tarpeen kehittää myös

sairaalaympäristöä langattomaksi. Yhtenä käytännön esimerkkinä tähän haasteeseen

ollaan tässä tutkimus- ja kehittämishankkeessa valmisteltu "älykästä, langatonta

potilasvuodetta", joka hyödyntää edellä esiteltyä Bluetooth-teknologiaa käyttävää

ratkaisua signaalien ja tehon siirtoon. Älykäs potilasvuode paitsi helpottaa lääkäreitä ja

sairaanhoitajia vähentämällä potilasvuoteen ympäristöä kuormittavaa johtomäärää, se

myös tekee sängystä liikuteltavan ja helpottaa potilaan siirtoa sairasosastolta toiseen.

TKK:lla Sovelletun elektroniikan laboratoriossa ollaan parhaillaan kehittämässä

potilasvuoteen prototyypin teknisiä ominaisuuksia. Tässä diplomityössä puolestaan

kootaan perusteita älykkäälle potilasvuoteelle, arvioidaan potilaasta kerättäviä

tärkeimpiä tietoja ja nykyisin sairaaloissa käytössä olevien laitteiden tasoa. Yksi

merkittävin osa tätä diplomityötä ovat sairaalahenkilöstön kehittämisehdotukset

potilasvalvontaan, johon juuri älykäs ja langaton potilasvuode voi olla ratkaisu.

Älykkään potilasvuoteen idea perustuu tietokoneeseen, joka toimii vuoteen

keskusyksikkönä. Tietokone kerää potilaasta rekisteröitävät elintoimintojen tapahtumat,

kuten EKG:n, verenpaineen, happisaturaation ym. huoneessa sijaitsevilta

mittauslaitteilta. Mittauslaitteen anturit ovat kiinni potilaassa tai rekisteröivät hänen

toimintojaan ja liikkeitään sekä lähettävät tiedot langattomasti vuoteessa olevaan

tietokoneeseen. Tiedot tallennetaan tarkoitukseen kehitetyn ohjelman avulla vuoteen

keskusmuistiin.

Keskusmuistista potilasvuode lähettää tiedot tarvittaessa langattomasti (Bluetoothilla)

edelleen eri puolille sairaalaa, esimerkiksi sairaalassa sijaitsevaan keskusvalvomoon,

josta voidaan samanaikaisesti monitoroida useampia potilaita.

79

Älykäs potilasvuode tarkoittaa vuodetta, jonka sisään on kiinnitetty akku, joka

potilasosastolla ollessaan ladataan. Kun potilas siirretään huoneesta pois, toimii

potilasvuode ja sen akku ladattuna tarvittaessa jopa pitemmän aikaa. Kun potilas palaa

vuoteineen osastolle, alkaa latautuminen uudestaan. Älykkääseen potilasvuoteeseen

kuulu myös paikannusvalmius (RFID). Sairaalassa olisi yksi älykäs potilasvuode

kutakin potilasta kohti, ja näin mm. potilaan tunnistaminen ja potilaan kanssa

työskentely helpottuisivat huomattavasti.

Älykäs potilasvuode on ikään kuin liikuteltava tietokone, joka tallentaa potilaasta

sovitut elintoimintojen tiedot tietokoneelle, josta tiedot voidaan lukea paikan päällä

hoitotoimenpiteiden ja seurannan aikana, mutta myös siirtää langattomasti

keskusvalvomoon ja keskitettyihin potilasrekistereihin. Älykäs potilasvuode on

laitekokonaisuus, jossa potilasvuoteen valmistaja ja monitorointilaitteiden tuottajat

yhdessä kokoavat tarpeisiin vaadittavat elementit yhdeksi kokonaisuudeksi.

Langattomuus toteutuu elintoimintojen rekisteröinnissä kun tieto antureista siirtyy

vuoteessa olevaan tietokoneeseen ja siitä edelleen langattomasti keskusvalvomoon,

potilasrekisteriin tai muihin tutkimusyksiköihin sairaalassa.

6 Pohdinta

6.1. Sairaalavierailut

Tämän hetkisten tietojemme mukaan tekemämme tutkimus sairaaloiden teho-osastojen

potilasvalvonnassa käytettävistä langattomista potilasvuoteista on ensimmäinen

lajissaan. Potilaiden elintoimintojen seurannassa käytetään nykyisin lukuisia laitteita,

jotka kaikki kytketään johdoilla kiinni potilaaseen sekä näyttöpäätteeseen tai

80

tietokoneeseen. Tämän seurauksena työskentely potilaan parissa vaikeutuu ja hidastuu,

kun johtoja joudutaan varomaan sekä jatkuvasti kiinnittämään ja irroittamaan.

Tekemäni tutkimuksen tarkoituksena oli hakea teknisiä sovelluksia

potilasmonitoroinnin parantamiseksi. Eräs varteenotettava sovellus on työssä

esittelemäni ”älykäs potilasvuode”, jonka prototyyppi käytiin läpi kappaleessa 5.

Potilasvuoteen kehitystä varten vierailimme neljässä sairaalassa: OYS, Mehiläinen,

Meilahti sekä Jorvi tutustuen näiden sairaaloiden teho-osastoihin ja siellä toimivien

sairaanhoitajien sekä lääkärien työolosuhteisiin. Lisäksi saatiin hoitohenkilöstöltä tietoa

Oulun Diakonissalaitoksen tutkimus- ja hoitokäytännöistä.

Tarkoituksena oli saada käytännön kokemusta potilaiden kanssa työskentelystä

tehohoitotilanteissa sekä kartoittaa nykyisin käytössä olevaa laitteistoa

tehohoitopotilaan seurannassa. Oletuksemme oli, että juuri tehohoidossa

potilasvuoteeseen liittyy eniten valvontalaitteita ja niiden oheismateriaalia, joiden

kehittämisellä voidaan edistää hoitohenkilöstön työolosuhteita ja työn tehokkuutta.

Sairaalakierroksen ensimmäinen sairaala oli Oulun yliopistollinen keskussairaala

(OYS), jossa oli parhaillaan käynnissä langattoman sairaalan kehityshanke (WILHO).

Oulun sairaalat OYS sekä Oulun diakonissalaitos toimivat yhteistyössä langattoman

sairaalan kehityshankkeessa. Langatonta sairaalaa ollaan kehittämässä uudeksi tavaksi

toimia sairaaloissa. Oulu on yksi ensimmäisistä ja edustaakin sikäli kotimaisen

sairaalateknologian huippua. Sairaalavierailulla kävi kuitenkin ilmi, että projektin tässä

vaiheessa hanke keskittyy pääasiassa toimintaprosessien kehittämiseen ja toiminnan

tehostamiseen, joten varsinaisia laitesovelluksia on toistaisesti kehitteillä niukasti.

WILHO-hankkeen taivoitteena onkin, että sairaalaprosessiin liittyvä tiedonsiirto

voidaan suorittaa ilman johtoja ainoastaan siltä osin, kun se on käytännöllistä, eli

tavoitteena ei suinkaan ole "täysin langaton" sairaala. Hankkeen painopiste on tehostaa

työskentelyä sairaalassa ja karsia pois kaikki tarpeeton sairaalahenkilökunnan

toimenkuvasta. Langattomuus ja tekniset sovellukset ovat näin ollen vasta projektin

toissijainen tavoite.

81

WILHO-hankkeen eräs päämääristä on saada OYS:aan langaton järjestelmä, johon

työntekijät voivat liittyä kannettavilla PDA- tai Nokia-matkapuhelinpohjaisilla

käyttöliittymillään. Näin saadaan helposti ja nopeasti mm. potilaan henkilö- ja

paikannustiedot sairaalassa. Laitteiden olisi tarkoitus mahdollistaa myös ESKO-

sairauskertomuksen käyttö langattomasti kämmenmikrosta. Tämä uusi teknologia tulisi

hyödyntämään sairaalassa jo käytössä olevaa LAN-verkkoa yhdistämällä kannettavat

laitteet verkkoon WLAN- sekä UWB-tukiasemien avulla.

Tällä hetkellä hanke OYS:ssa oli vasta alussa, mutta järjestelmä olisi tarkoitus saada

koekäyttöön kuluvan vuoden aikana. Ongelmana on ollut yhteensopimattomuus

kämmenmikron näppäimistön ja Windows XP-käyttöliittymän välillä. Ongelma on tosin

melko pieni ja ratkennee ilman suurempia ponnisteluja. Toimiessaan

kämmenmikropohjainen WLAN-yhteys tarjoaisi tehokkaan ratkaisun nopeuttamaan

sairaalahenkilökunnan päivittäistä työskentelyä sairaalassa: Sähköinen sairauskertomus

olisi aina käden ulottuvilla ja näin potilaan tiedot voitaisiin päivittää tietokantaan

reaaliaikaisesti missä osassa sairaalaa tahansa. Tiedonkeruun lisäksi lääkärit voisivat

tehdä potilaslähetteet ja epikriisit kämmenmikron avulla. Edellä mainitut tehtävät vievät

nykyisin merkittävän osan lääkärien työajasta ja toimiessaan langattomasti toisivat

runsaasti aikaa muiden kriittisten toimenpiteiden hoitamiseen. Tämän lisäksi lääkärit ja

sairaanhoitajat pääsisivät käsiksi myös muiden ESKO:a käyttävien sairaaloiden

sairauskertomuksiin, mikä osoittautunee jatkossa korvaamattomaksi, kun kriittisessä

tilassa olevia potilaita tuodaan sairaalaan vieraalta paikkakunnalta. Näin heidän

sairauskertomuksensa ovat nopeasti saatavilla ja lääkinnän sekä hoitotoimenpiteiden

suunnittelu nopeutuu ja helpottuu.

Langattoman sairaalan konseptia tulisi hyödyntämään OYS:ssä esitelty Radio

Frequency Identification- (RFID-) tai WLAN- pohjainen potilaan paikannusjärjestelmä.

Langattoman paikannusjärjestelmän ensisijainen tavoite on vähentää

sairaalahenkilökunnan inhimillisten erehdysten aiheuttamia tapaturmia ja lisäksi säästää

potilaiden ja henkilökunnan paikannukseen kuluvaa aikaa. Todennäköisempi vaihtoehto

kahdesta edellämainitusta on RFID-pohjainen järjestelmä, jonka suurin etu WLAN-

ratkaisuun verrattuna on sen huomattavasti edullisempi hinta. RFID-pohjainen

82

järjestelmä toimii tunnistemerkkien avulla, jotka sisältävät tietoa tarkkailtavasta

kohteesta. Tunnisteen tietoja voidaan helposti päivittää esim. kämmenmikrolla, johon

on kiinnitetty lukulaite.

Järjestelmän ongelmana tosin on sairaalassa tarvittavien tunnistemerkkien suuri

lukumäärä, kun paikannettavia kohteita (potilaita, henkilökuntaa, lääkintävälineitä) on

sairaalassa lukuisia. Tästäkin huolimatta järjestelmä on osoittautunut halvimmaksi

paikannusmenetelmäksi sairaalaympäristöön. Käyttämällä RFID-paikannusjärjestelmää

sairaanhoitajan on helppo lukea kämmenmikrostaan (tai jopa kännykästään) halutun

potilaan, lähimmän päivystävän lääkärin tai tarvittavien lääkintävarusteiden sijainnit

sairaalassa. Onkin todennäköistä, että virheettömästi toimiessaan langaton

paikannusjärjestelmä tulee olemaan eräs tärkeimmistä WILHO-hankkeen tarjoamista

uudistuksista sairaalassa. Etenkin tehohoitoympäristössä paikannus on tervetullut, sillä

hoitohenkilöstön työrytmi on hektinen ja impulssimainen. Aina kun uusi kriittinen

potilas tuodaan osastolle, joutuu suuri osa henkilöstöstä jättämään senhetkiset

tehtävänsä ja rientämään potilaan avuksi. Tämän jälkeen rytmi rauhoittuu ja jää

odottamaan uuden syklin alkua.

WILHO-projektin prosessien kehittämisessä pyritään ensiksi arvioimaan tutkittavana

olevan osaston eri prosessien kulku, järjestäytyminen, siihen kuuluva henkilöstö ja sen

toiminta eri tilanteissa sekä toimintojen liittyminen muihin prosesseihin. Tarkoituksena

oli muodostaa kokonaiskuva osaston toiminnoista ja niissä todettavista

kehittämistarpeista.

Kun osaston toiminnot on saatu kuvattua, pohditaan siinä olevien laite- ja

ohjelmistosovellutusten nykyinen tila ja kehittämistarpeet. Kun toiminnot tunnetaan ja

niiden sisäisellä tehostamisella on saatu aikaan optimaalinen toimintojen tila, näihin

suunnitellaan laitteet ja tutkimusmenetelmät hyödyntäen uutta langatonta teknologiaa.

Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi potilaan seurannassa arvioidaan

seurantaan kuuluvien tapahtumien optimaalinen tila ja laitteistot. Sen jälkeen arvioidaan

laitteistojen kehittämismahdollisuudet sekä hyödynnetään langatonta teknologiaa niiden

83

uusimisessa. Varsinaisesta langattomasta laitekannasta OYS:ssä oli testausvaiheessa

sairaalan kehittämä langaton henkilön paikannuslaitteisto.

Toisena tutkimuskohteena oli Meilahden teho-osasto, joka on osa HYKS:in

sairaalaketjua ja sijaitsee Meilahden sairaalakampuksella ensiapupoliklinikan

välittömässä läheisyydessä. Vierailin raskaan hoidon teho-osastolla, jonne otetaan

vastaan suuri määrä tapaturmapotilaita, jotka on tuotu sairaalan ensiapuosastolle.

Meilahden teho-osasto oli tärkeä vierailukohde, sillä sinne saapuvat potilaat tarvitsevat

erittäin pikaista hoitoa ja hoitotoimenpiteet onkin aloitettava välittömästi potilaan

saapuessa ambulanssista sairaalaan.

Lääkärikeskus Mehiläisen sairaalan teho-osastolla ei ole sähköistä sairauskertomusta,

vaan sairaanhoitajat kirjoittavat sairauskertomuksen paperille ja päivittävät potilaan

tietoja suunnilleen tunnin välein. Sairauskertomuksen automatisointia ei olla nähty

ajankohtaiseksi, sillä tehohoitopotilaiden lukumäärä sairaalassa on pieni, eikä tarvetta

automatisoinnille näin ollen löydy.

Potilaiden vähäisen lukumäärän vuoksi Mehiläisen tehohoito-osaston huonekoko on

suhteellisen pieni. Tehopotilaita on vain kolme huonetta kohden. Tämä parantaa

potilaiden hygieniaa eristämällä pisaratartuntana leviäviä tauteja sairaalan sisällä.

Toisaalta pienempi huonekoko asettaa edellytyksen sairaanhoitajien lukumäärän

kasvattamiselle, mutta pienen potilaslukumäärän vuoksi on sairaanhoitajia Mehiläisen

sairaalassa riittävästi.

Jorvin sairaalan teho-osasto on nk. ”sekateho-osasto”: Potilaita saapuu teho-osastolle

tapaturmien, sydän- ja verisuonisairauksien aiheuttamien kohtausten ja tajunnan

menetyksen seurauksena, leikkauksen jälkeen tai muualta sairaalasta potilaan kunnon

heikkenemisen seurauksena. Teho-osasto on teknisesti kehittynyt, kun verrataan sitä

muihin vierailemiini teho-osastoihin. Pääosa potilaiden tiedoista kirjattiin sairaalassa

ylös automaattisesti ja sairaalassa on sähköinen sairauskertomus.

84

Vaikka Jorvin teho-osaston sairaanhoitajien mielestä heidän lukumääräänsä ei enää

nykyisestä voida vähentää hoidon laadun siitä kärsimättä, on otettava huomioon, että

sairaalateknologian uudistuminen tullee tarjoamaan varsin merkittävissä määrin apua

potilashoidon saralla. On totta, että sairaanhoitaja toimii potilaan sosiaalisena

kumppanina ja suorittaa potilaan puolesta askareita, joita tämä ei itse pysty

suorittamaan. Näitä toimenpiteitä ei (ainakaan toistaiseksi) olla yrittämässäkään korvata

teknologisilla ratkaisuilla, vaan näitä varten on tärkeää olla olemassa tietty määrä

sairaanhoitajia täydessä toimintavalmiudessa. Tosin teho-osastopotilaiden tarkkailu on

osa-alue, minkä uskon tulevaisuudessa muuttumaan entistä enemmän automatisoiduksi,

tietokoneen tekoälyn suorittamaksi. Sähköiset, tietokonepohjaiset tarkkailulaitteet

kehittyvät koko ajan kiihtyvällä nopeudella ja entistä varteenotettavampia sovelluksia

saapuu jatkuvasti markkinoille. Liikkeentunnistinpohjaisia sovelluksia voidaan käyttää

hyväksi tehohoitopotilaan tilan tarkkailussa ja ongelmatilanteiden raportoinnissa.

Vaikka epäilyjä tietokonepohjaisten tarkkailulaitteiden suhteen vielä löytyy, myös

sairaalaympäristössä, on sovellusten laatu paranemaan päin. Uskonkin, että täysin

testattu, toimintakykyinen laite kykenee lähitulevaisuudessa täysimittaiseen vertailuun

sairaanhoitajan suorittaman tarkkailun kanssa. Tietokonepohjainen tarkkailujärjestelmä

minimoisi inhimillisen erheen riskin ja pitkällä tähtäimellä helpottaisi merkittävästi

sairaanhoitajien työtä ja näin ollen ehkä jopa mahdollistaisi henkilökunnan

vähennyksen.

Oleellinen havainto tutkimuksen kannalta oli, että kriittisessä tilassa sairaalaan saapuvat

tapaturmapotilaat sekä tajuttomat potilaat hyötyisivät eniten "älykkäästä

potilasvuoteesta": Heidän kanssa on toimittava äärimmäisen ripeästi, sillä potilaan

menehtymisen riski ilman välittömästi aloitettuja hoitotoimenpiteitä on merkittävä.

Esimerkiksi Meilahden sekä Jorvin sairaalaan saapuu runsaasti tällaisia potilaita.

Älykkään potilasvuoteen etuna on, että se on helposti siirreltävissä: Siinä on sisäinen

akku ja tarvittavien johtojen määrä on minimoitu. Potilasvuoteen ulkopuolelle ei lähde

johtoja, mikä tarkoittaa, että se on välittömästi liikuteltavissa ja näin ollen potilassänky

saadaan pikaisesti työnnettyä esim. leikkaussaliin, jossa potilas voidaan operoida.

85

Älyvuoteen tarkoitus on, että se toimisi lähestulkoon kaikkialla ympäri sairaalaa:

Potilasta ei tarvitse siirtää sängystä toiseen ja sänky on paikannettavissa eri puolilta

sairaalaa. Tämä siis helpottaisi potilaan paikantamista ja pienentäisi myös

potilaskustannuksia, kun potilaalle varattava sänky ja siihen asennetut mittalaitteet

huolehtivat potilaan tarkkailusta koko potilaan sairaalassaolon ajan. Yllättävissä

kriisitilanteissa, kuten esimerkiksi elvytyksessä, potilaan tiedot saadaan välittömästi

selville älyvuoteen tallentamien seurantatietojen avulla, jotka lähetetään reaaliaikaisesti

ja langattomasti keskusvalvomoon.

Koska OYS:n sairaala oli tutkimuksen vierailukohteista langattoman teknologian osalta

pisimmällä, oli yllättävää, ettei sairaalakäyttöön, tai edes prototyyppitasolle, oltu saatu

siellä vielä useampia langattomia sovelluksia kuin paikantamiseen käytetty laitteisto.

Saman havainnon ovat tehneet myös Yhdysvaltojen ”langattomissa” sairaaloissa

vierailleet suomalaistutkijat. Langaton teknologia on vielä tällä hetkellä varsin niukkaa

sairaaloissa ympäri maailmaa. Suomen sairaalateknologia voisi hyödyntää nykyistä

enemmän uusimpia teknologisia innovaatioita, joista merkittävin on langaton

teknologia. Näin ollen langattomalle teknologialle löytyneekin varmasti runsaasti

implementointikohteita sairaalaympäristössä älykkään potilasvuoteen lisäksi.

Siihen, miksei langattomuutta ole juuri hyödynnetty Suomen sairaaloissa, löytyy useita

selityksiä. Tärkein syy lienee sairaalamaailmassa vallitseva konservatiivinen

ajatusmaailma: Muutoksia tehdään vain silloin, kun se koetaan välttämättömäksi

sairaalan toiminnan (tutkimus- ja hoitotapahtumat) kannalta. Tällä hetkellä Suomen

sairaanhoito on maailmanlaajuisesti tarkasteltuna maailman eliittiä. Sairaalat toimivat

pääsääntöisesti moitteettomasti ja mitään ratkaisevan tärkeää syytä uudistaa nykyistä

teknologiaa ei ole ilmennyt.

Toinen tärkeä syy teknologisen kehityksen taantumaan on rahoitus: Langattoman

teknologian integrointi sairaalateknologiaan vaatisi merkittäviä investointeja. Vaikka

langattoman teknologian kehitys ja käyttöönotto pitkällä tähtäimellä tulisikin luultavasti

edullisemmaksi kuin nykyteknologian ylläpitäminen, ei asiaa suinkaan koeta

itsestäänselvyytenä: Vaaditaan runsaasti näyttöä siitä, että langattomaan teknologiaan

86

sijoitetut rahat tulevat aikanaan tuottamaan itsensä takaisin. Tämän osoittaminen on

hankalaa ja näin ollen potentiaaliset investoijat harkitsevat tarkasti ennen projektiin

liittymistä.

Ennakkoluulot uutta teknologiaa kohtaan sekä vanhanaikainen ajattelutapa ovat myös

hidasteena langattoman teknologian käyttöönottoon. Etenkin vanhempien sukupolvien

lääkärit ja sairaanhoitajat suhtautuvat nuorempia sukupolvia kielteisemmin

langattomaan teknologiaan kokien sen epävarmaksi ja hankalaksi. Koska

sairaalamaailman päättäjät kuuluvat tällä hetkellä pääasiassa kyseiseen vanhempaan

sukupolveen, on tällä epäilemättä vaikutusta myös halukkuuteen uudistaa

sairaalateknologiaa.

Eräs syy siihen, miksi langaton teknologia koetaan epävarmaksi, on siihen liittyvät

tietoturvaongelmat. Etenkin muutamia vuosia sitten tietoturvaongelmat olivat vielä

merkittävä, mutta teknologian kehittyessä on pahimmista ongelmista päästy eroon.

Tulevaisuudessa tilanne mitä todennäköisimmin paranee vielä entisestäänkin, mutta

uuteen ympäristöön, kuten sairaalamaailmaan, sopeuttaminen tullee vaatimaan aikaa

myös asiaankuuluvan tietoturvaratkaisun luomiseen. Sairaalassa käsiteltävä

potilasinformaatio on äärimmäisen luottamuksellista ja arkaluontoista ja tämä asettaa

ylimääräisen paineen tietoturvan aukottomalle toiminnalle. Potilastiedon joutuminen

vääriin käsiin on yhtä suuri tietoturvaongelma kuin esimerkiksi pankkitunnusten ja näin

ollen käytettävien tietoturvaratkaisujen on oltava kansainvälistä huippua.

Modernit teknologiset uudistukset ovat tuoneet mukanaan myös erilaisten rajapintojen

yhteensopivuusongelmat. Eri valmistajat ovat tuoneet markkinoille omat rajapintansa,

jotka ovat usein ristiriidassa keskenään. Myös langatonta teknologiaa sovellettaessa

tulee ottaa huomioon mahdolliset rajapintaongelmat: Käytettäessä useilta eri

valmistajilta hankittuja laitteistoja on todennäköistä, että laitteet eivät toimi

moitteettomasti keskenään. Uusia rajapintoja luodaan ja tulevaisuudessa päästäneenkin

yhtenäisempiin rajapintoihin myös langattoman teknologian alalla, mutta toistaiseksi

rajapintaongelma on vielä merkittävä. Tänä päivänä rajapintaongelmat aiheuttavat

hankaluuksia etenkin sairaaloiden välisessä sairauskertomusten vaihdossa. Eri

87

ohjelmistoilla luodut sairauskertomukset ovat usein yhteensopimattomia keskenään,

eikä toisen sairaalan ohjelmisto usein tunnista toisella ohjelmistolla luotua

sairauskertomusta.

6.2. Sairaalakyselyt ja haastattelut

Sairaanhoitajille jakamani haastattelulomakkeen kysymyksiin vastasi yhteensä 14

sairaanhoitajaa viidestä sairaalasta.

Ensimmäisessä haastattelulomakkeen kysymyksessä tutkittiin, mitkä ovat keskeisimmät

elintoiminnot leikkauksen jälkeisessä sekä tehohoitopotilaan valvonnassa. Kysymyksen

tarkoituksena oli selvittää tärkeimmät parametrit, joita älykäs potilasvuode monitoroisi.

Tässä tutkimuksessa sairaaanhoitajat pitivät tärkeimpinä seurattavina elintoimintoina

mm. verenpainetta, EKG:tä, happisaturaatiota sekä hengitystiheyttä. Yhteensä

sairaanhoitajat luettelivat 18 tärkeänä pitämäänsä suuretta. Tulokset olivat pitkälti

samankaltaisia kuin aikaisemmin tehdyssä sairaalakyselyssä [Paksuniemi 2003].

Tämä aikaisempi kysely oli suoritettu lääkäreille, kun taas tässä esitetty tutkimus tehtiin

sairaanhoitajille. Suurimmat poikkeavuudet sairaanhoitajille suorittamamme kyselyn ja

lääkäreille suoritetun kyselyn välillä koskivat keuhkovaltimo-, laskimo- sekä

systemaattisten paineiden tarkempaa erittelyä sekä potilaan painon mittaamista. Nämä

olivat teho-osastolääkärin mielestä tärkeitä, mutta sairaanhoitajat eivät pitäneet niitä

oleellisina. Sairaanhoitajat puolestaan pitivät potilaan liikkeen, EEG:n, kivun sekä

rytmin tarkkailua oleellisena, toisin kuin teho-osastolääkäri. Erot sairaanhoitajien ja

lääkärien vastaustuloksissa olivat kuitenkin melko vähäiset ja huomattavimmat erot

selittynevät pitkälti sairaanhoitajien ja lääkärien toimenkuvien poikkeavaisuuksilla:

Sairaanhoitajat työskentelevät intensiivisemmin potilaan kanssa ja työ on hyvin

käytännönläheistä kun taas lääkärin toimenkuvaan kuuluu teoreettisempaa työskentelyä,

kuten hoitokeinojen ja lääkemäärien arviointia. Juuri näiden erojen vuoksi valitsimme

sairaanhoitajat kyselykohteiksi. Myös hiljattain suoritettu tutkimus (Paksuniemi ym.

88

2005) osoitti, että tärkeimmät mitattavat suureet ovat varsin samankaltaisia, kuin

saamamme tulokset [Paksuniemi ym. 2005].

Toisessa haastattelulomakkeen kysymyksessä käytiin läpi neljän teho-osaston

potilasvalvonnassa käytetty laitekanta. Kaikki laitteet olivat erittäin hyväkuntoisia ja

melko uusia. Käytännössä kaikissa sairaaloissa oli käytössä samat yleismittarit (Datex

Ohmeda), hengityskoneet (Avea Viasys) ja infuusiopumput (Braun Perfusor, sekä Ivac).

Teknologia ei hyödyntänyt lainkaan langattomuutta eikä ollut erityisen modernia.

Laitteet olivat (lähes kaikki) suurten yritysten valmistamia, tämä osittain myös siksi,

että sairaalalaitteiston hinta pysyisi alhaisena, kun laitteet ostetaan suurilta valmistajilta

suurissa erissä. Kaikki laitteet olivat kytkettyinä potilaaseen johdoilla. Johtomäärä oli

silmiinpistävän suuri ja sairaanhoitajien mukaan johdot sotkeutuvat helposti toisiinsa

hankaloittaen työskentelyä potilaan äärellä. Koska mittauslaitteita oli runsaasti ja ne

sijaitsivat poikkeuksetta puolikaaren muotoisessa muodostelmassa potilaan ympärillä, ei

johtoja saada helposti yhdistettyä toisiinsa siten, että ne muodostaisivat yhteisen

putkilon (runsaiden johtojen aiheuttaman sekavuuden selvittämiseksi).

Kuva 23. Tämän päivän sairaalan mittaus- ja valvontalaitteistot sisältävät runsaasti

johtoja.

89

Ainoastaan HP: n yleismonitorit sekä osa infuusiopumpuista oli yhdistetty johdoilla

potilassängyn päädyssä sijaitsevaan tietokoneeseen, joka kirjasi automaattisesti ylös

laitteiden mittaamat potilastiedot. Muu mitattava tieto oli kirjoitettava käsin joko

sähköiseen sairauskertomukseen tietokoneelle tai paperille. Käytetyistä laitteista kaikki

mittaus- ja valvontalaitteistot olisi nykytekniikalla mahdollista kehittää langattomiksi.

Tämä vähentäisi oleellisesti johtomäärää potilassängyn ympärillä ja helpottaisi

sairaanhoitajien ja lääkärien työskentelyä potilaan parissa ja potilaan siirtoa paikasta

toiseen. On tosin huomautettava, että laitteiden kehitykseen ja tuotantoon vaadittavat

resurssit saattavat kohota varsin suuriksi, joten vielä tällä hetkellä kaikkia

monitorointilaitteita ei välttämättä ole järkevääkään kehittää langattomiksi. Eräitä

laitteita, kuten esim. ”infuusiotorneja” on mahdotonta muuntaa langattomiksi, sillä

nesteet on siirrettävä letkuilla potilaaseen. Oulun diakonissalaitoksessa oli koekäytetty

patjan alle asennettavaa lisäpatjaa, joka mittasi hengitystä, pulssia ja liikettä.

Toimiessaan tämä saattaisi olla hyödyllinen osa älykästä potilasvuodetta.

Teho-osaston henkilöstöltä kysyttiin myös potilaiden tietojen kirjaamiskäytännöistä.

Tulokset analysoitiin sairaalakohtaisesti. Kuten aiemmin on todettu, valtaosa tiedoista

kirjataan edelleen ylös käsin kaikissa sairaaloissa. ODL:ssä ja Mehiläisessä ei ole

lainkaan sähköistä potilastietojärjestelmää, joten näissä sairaaloissa hoitajien on

kirjattava ylös käytännössä kaikki potilastieto noin tunnin väliajoin. Muissa sairaaloissa

atk-pohjainen potilastietojärjestelmä kirjaa yleismittarilla saadun informaation, pääosan

ventilaattorista saatavan informaation, pulssin, verenpaineen sekä määrävälein

annostellun lääkityksen. ODL:ään ja Mehiläiseen saapuvat potilaat ovat käytännössä

katsoen aina toipumassa leikkauksesta, joten potilaan tila ei ole niin kriittinen kuin

muilla sairaaloilla ja potilaan saapumiseen kyetään lähes poikkeuksetta varautumaan

hyvissä ajoin. Tämä selittänee sen, miksei olla nähty tarpeelliseksi hankkia näihin

sairaaloihin sähköistä potilastietojärjestelmää. Kuitenkin näkisin tulevaisuudessa

tärkeäksi hankkia sähköinen potilastietojärjestelmä myös ODL:ään ja Mehiläiseen.

Potilastietojärjestelmää tulisi kehittää niin, että se kirjaisi automaattisesti myös kaiken

muun mitattavan potilastiedon. Tällä hetkellä tieto rekisteröidään järjestelmää tukevissa

sairaaloissa potilassängyn päädyssä oleviin mittauspisteisiin, mutta langatonta

teknologiaa hyväksikäyttäen on mahdollista siirtää kaikki potilastieto yhteen,

90

keskusvalvontapisteeseen, jonne se voitaisiin tallentaa ja josta voitaisiin lukea

samanaikaisesti kaikkien potilaiden parametrit.

Haastattelulomakkeen viimeinen kysymys käsitteli tehohoitopotilan monitoroinnin

kehittämistarpeita. Selvästi suurin osa vastanneista piti tärkeimpänä kehittämiskohteena

johtomäärän vähentämistä. Tätä oltiin perusteltu lähinnä sillä, että se selkiyttäisi

merkittävästi hoitoympäristöä. Lisäksi valitettiin, että johdot menevät nykyisin helposti

sekaisin ja niiden selvittämiseen menee runsaasti aikaa. Ratkaisuksi tähän ehdotettiin

potilassänkyyn saapuvien johtojen yhdistämistä yhdeksi, yhteiseksi putkeksi, jossa

johdot kulkisivat. Lisäksi haluttiin nopeuttaa potilaan siirtoa paikasta toiseen

sairaalassa. Nämä havainnot tukivat vahvasti älykkään potilasvuoteen kehittämistä:

Älykkääseen potilasvuoteeseen asennetaan kaiken mahdollisen potilaasta mittaavat

mitta- sekä valvontalaitteet. Johtojen määrä minimoidaan langattoman tiedonsiirron

avulla. Ne johdot, jotka kulkevat potilaasta potilassänkyyn voidaan helposti yhdistää

yhdeksi putkeksi, jotta johdot eivät sekoitu toisiinsa. Koska sängyn ulkopuolelle ei

lähde johtoja tarkoittaa se, että sänky on helposti liikuteltavissa paikasta toiseen.

Tärkeänä kehityskohteena nähtiin myös potilasinformaation moninkertaisen

käsinkirjaamisen vähennys. Ratkaisuvaihtoehtona johtomäärän vähentämiselle tarjottiin

mm. langattomien sovelluksien kehittämistä. Esimerkkinä tästä ehdotettiin mm.

langatonta saturaatiomittaria. Sairaanhoitajat toivoivat myös tiedonsiirtoa suoraan

sähköiseen sairauskertomukseen potilaan vierellä tai keskusvalvomoon, kun mittaus on

suoritettu. Potilaasta kirjattavat tapahtumat kootaan nykyisin paperitulosteisiin ja niistä

siirto sähköiseen potilasarkistoon oli joissakin tilanteissa sattumanvaraista. Mikäli

potilaan elintoiminnat rekisteröityisivät suoraan sähköisesti, ne myös olisivat kaikki

tarvittaessa käytettävissä keskitetyssä sähköisessä potilasarkistossa.

Myös tämä sairaanhoitajien näkemys puoltaa älykkään potilasvuoteen luomista:

Langattomasti (esim. Bluetoothilla) älykkäästä potilasvuoteesta siirrettävä potilastieto

on helppo käsitellä esim. keskusvalvomosta käsin ja tieto tallentuu automaattisesti

tietokoneen potilastietoihin, josta ne on helppo hakea myöhemmin; tarpeen vaatiessa

jopa vaikka mistä päin maailmaa tahansa.

91

Oleellisena tehohoitopotilaan seurannan kehityskohteena nähtiin myös mittausten

kehittäminen noninvasiivisilla menetelmillä. Nämä nähtiin turvallisempana ja

helpompana toteuttaa sekä tehohoidossa että leikkaussalissa/heräämössä/osastohoidossa.

Osa sairaanhoitajista näki tärkeänä myös häiriöiden ja mittausvirheiden vähentämisen,

mikä toteutettaisiin laitteistoja ja laitteiden kosketuspintoja parantamalla.

Noninvasiivisten menetelmien kehittäminen on toki helpompaa ja jossain tapauksissa

turvallisempaakin, kun esim. tartuntatautien riski minimoituu, mutta edellämainittujen

häiriöiden sekä mittausvirheiden riski kasvaa noninvasiivisia menetelmiä käytettäessä.

Suuri ja kriittinen osa potilaasta kerättävästä tiedosta näytti puuttuvan nykyisestä

tietojärjestelmästä, koska sekä leikkaussalissa että heräämössä kirjattiin potilaan tiedot

omiksi paperitulosteiksi ja ne seurasivat potilasta teho-osastolle. Niitä tietoja ei

myöskäään siirretty automaattisesti esim. sähköiseen potilasrekisteriin. Pahimmassa

tapauksessa nämä leikkaussalin ja heräämöjen tiedot eivät olleet aina käytettävissä

potilaan siirtyessä teho-osastolle. Tämä havainto kertoo nykyisen

potilastietojärjestelmän puutteellisuudesta ja vaikka uutta potilastietojärjestelmää

ollaankin parhaillaan kehittämässä, on syytä huomioida kattavan ja toimivan

potilastietojärjestelmän tärkeys sairaalassa: Se on potilasinformaation keskipiste ja sen

päivittäinen käyttö ja toimivuus ovat sairaalahenkilökunnan toiminnan ydin.

Joillakin teho-osastoilla potilas oli kytketty vain laitteisiin, jotka näyttävät potilastiedon

ainoastaan monitorilla (tietoa ei arkistoida) ja hälyttävät, kun potilaan tila heikkenee.

Ongelmana hoitajat pitivät sitä, että mikäli laite hälyttää eikä hoitaja sitä kuule, potilaan

henki voi olla vakavasti uhattuna, sillä laite ei osaa lähettää hälytysviestiä esim.

langattomasti hoitajalle tai lääkärille. Jos laite voisi tehdä hälytyksen esim. kannettavaan

hakulaitteeseen, hoitaja voisi kulkea teho-osastolla seuraamassa muitakin potilaita ilman

että toisten valvonta vaarantuisi. Samalla hakulaite voisi välittää hälytyksen lisäksi

ohjaavaa tietoa hälytyksen syistä.

7. Johtopäätökset

92

Sairaanhoidon ja terveydenhuollon teknologiset ratkaisut tulevat olemaan lähi vuosina

merkittävän kehitystyön kohteina niin Suomessa kuin ulkomailla. Mittavia taloudellisia

resursseja tullaan kohdentamaan sairaalateknologian ja laitekannan kehittämiseen eri

puolilla maailmaa. Muiden toimialojen teknologiat ovat monessa tapauksessa

sairaaloiden tekniikoita kehittyneempiä. Toisaalta sairaanhoidon säästövelvoitteet ja

ammattitaitoisen sairaalahenkilöstön saatavuuden rajoittuminen lähivuosina

vauhdittavat tarvetta tutkimus- ja hoitolaitteiden kehittämiseen.

Tehohoidossa olevan potilaan elintoimintojen seuranta kuvaa ehkä parhaiten

sairaalatyön teknologisia haasteita. Potilas on yleensä huonon kuntonsa takia täysin

riippuvainen lääketieteellisistä tutkimuksista ja annetuista hoitotoimenpiteistä. Nämä

tutkimukset ja hoidot edellyttävät monien elintoiminitojen yhtäaikaista seurantaa

monipuolisilla laitekokonaisuuksilla, joissa nykyisin johtojen runsas määrä ja hankalat

asennukset vaikeuttavat käytännön potilastutkimusta ja hoitoja. Tehohoitopotilaan

tutkimuksen ja hoidon kehittämiseksi tässä tutkimuksessa etsitäänkin merkittävää

parannusta tuottamalla malli "älykkääksi langattomaksi potilasvuoteeksi".

Tämän diplomityön päämäärä olikin hakea taustatietoa ja arvioida

toteuttamismahdollisuudet "älykkään langattoman potilasvuoteen" kehittämiselle. Tätä

varten koottiin aluksi viiden sairaalan teho-osastoilla ja heräämöissä toimivilta

sairaanhoitajilta heidän mielestään tärkeimmät tehohoitopotilaalta mitattavat parametrit,

mittauslaitteiden laitekanta sekä sairaalaympäristön ja laitteiston kehitystarpeet. Tämän

tutkimuksen keskeinen tavoite on hakea kaikki mahdollinen taustatieto, jotta "älykkään

langattoman potilasvuoteen" prototyyppiä voidaan jatkossa kehittää yhdessä muiden

tutkimuslaitosten ja yritysten yhteistyönä käytännön sovellukseksi.

Tiedon kokoamista varten tutkimuksessa vierailtiin neljässä sairaalassa tutustuen

sairaalaympäristöön ja haastatellen 14 sairaanhoitajaa. Lisäksi tässä tutkimuksessa

esiteltiin älykkään potilasvuoteen prototyyppi.

Tärkeimmät tehohoitopotilaalta mitattavat parametrit olivat: happisaturaatio, sekoittunut

laskimosaturaatio, hengitystiheys, kaasujen vaihto, verenpaine, rytmi, pulssi, hapetus,

93

EKG, diureesi, kipu, ventilaatio, lämpötila, EEG, liike, sydämen minuuttitilavuus,

keskuslaskimopaine, keuhkovaltimopaine sekä hermodynamiikka. Näiden

elintoimintojen fysiologia ja monitoroinnin edellyttämä sähköisten toimintojen

teoreettinen viitekehys käytiin läpi, jotta voidaan jatkossa suunnitella

laitekokonaisuuksia kehitteillä olevaan "älykkääseen potilasvuoteeseen".

Tärkeimmiksi kehityskohteiksi sairaanhoitajat luettelivat potilaan sairasvuodetta

ympäröivän kaapelimäärän vähennyksen, potilasvuoteen paremman liikuteltavuuden,

moninkertaisen käsinkirjaamisen vähenemisen, potilastietojen automaattisen keruun

sähköiseen potilaskertomukseen, sähköiseen potilasrekisteriin ja keskusvalvomon

valvontamonitorien näytöille. Lisäksi tärkeänä nähtiin mittausten kehittäminen

noninvasiivisilla menetelmillä sekä mittausvirheiden ja häiriöiden vähennys.

"Älykkään langattoman potilasvuoteen" kehittämistä varten koottiin kirjallisuudesta

tieto langattomien sovellusten käyttökelpoisuudesta sairaalatyössä. Lyhyillä

etäisyyksillä (WPAN) etenkin ns. Bluetooth-yhteydet vaikuttavat tällä hetkellä

parhaimmilta yhteyksiltä sairaaloiden tarpeisiin. Myös muita vaihtoehtoja käytiin

seikkaperäisesti läpi tutkimuksessa.

Yhteenvetona voidaan lopuksi todeta, että tehohoitopotilaan elintoimintojen

monitorointiin olisi erittäin tärkeää mahdollisimman pian kehittää laitekokonaisuudet,

koska tekemäni selvityksen mukaan monimutkaiset ja hankalat laitteet johtoineen

näyttävät vaikeuttavan tällä hetkellä merkittävästi potilaiden tutkimusta ja hoitoa.

Tavoitteena onkin päästä yksinkertaiseen, keskeisten elintoimintojen monitorointiin,

jossa langattomuus takaa vaivattoman hoidon ja seurannan potilasvuoteessa. Toisaalta

tieto elintoiminnoista voidaan kerätä potilasvuoteen omaan "muistiin" (kovalevy tms.),

josta se on tarvittaessa luettavissa hoitotoimenpiteen aikana tai se voidaan edelleen

lähettää sähköiseen potilasrekisteriin langattomasti. Tällaisen potilasvuoteen

kehittäminen tulee tehdä yhteistyössä teknillisen tutkimuslaitoksen, lääketieteen

asiantuntijoiden, sairaaloiden ja lääketieteellisen teknologian yritysten kanssa.

94

8 Lähdeluettelo

Ala-Laurila J., Mikkonen J., Rinnemaa J., ”Wireless LAN access network architecture

for mobile operators”. IEEE Communications Magazine, Vol. 39(11), 82-89, November

2001.

Alasaarela E., ”Terveydenhoidon langaton tulevaisuus”. Yksityislääkäri, Vol. 2, 24-26,

2006.

Alesanco Á., Olmos S., García J., “Enhanced real-time ECG coder for packetized

telecardiology applications”. IEEE Transactions on Information Technology in

Biomedicine, Vol. 10(2), 229-236, April 2006.

“Bluetooth - Wikipedia”. “http://fi.wikipedia.org/wiki/Bluetooth” [Viitattu 7.3.2007].

Bronaugh E. L., Lamdin W. S., “Electromagnetic Interference Test: Metodology and

Procedures”. Interference Control Technologies Inc, Gainesville, Virginia, Vol. 6, (kpl

2.1, 2.5), 1988.

Budinger T. F., “Biomonitoring with wireless communications”. Annu Rev Biomed

Eng, Vol. 5, 383-412, 2003.

Crumley G. C., Evans N. E., Scanlon W. G., Trouton T. G., “The design and

performance of a 2.5-GHz telecommand link for wireless biomedical monitoring”. IEEE

Transactions on Information Technology in Biomedicine, Vol. 4(4), 285-291, December

2000.

“General Atomics, Photonics Division, Advanced Wireless Group”.

“http://photonics.ga.com/uwb/uwb.html” [Viitattu 15.8.2006].

Heikkilä J., ”EKG:n tulkinta aikuisilla”. Lääkärin käsikirja, Kunnamo ym. Kustannus

Oy Duodecim, 61-62, 2006.

95

Hung K., Zhang Y-T., “Implementation of a WAP-based telemedicine system for

patient monitoring”. IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine,

Vol. 7(2), 101-106, June 2003.

“IEEE 802.15 Working Group for Wireless Personal Area Networks (WPANs)”

“http://grouper.ieee.org/groups/802/15/” [Viitattu 7.3.2007].

Kaitera J., “Terveydenhuoltopalvelut turvataan teknologialla”. Aktuumi, Vol. 1, 8-9,

2005.

Khandpur R. S., “Biomedical instrumentation technology and applications”. McGraw-

Hill, 2005.

Kotilainen S., “UWB-tiedonsiirto vauhdilla PC-koneisiin”. Prosessori, Vol. 6, 2006.

Liikanen E., “Tulevaisuuden haasteet ja mahdollisuudet”.

”http://europa.eu/rapid/pressReleasesAction.do?reference=SPEECH/01/248&format=H

TML&aged=0&language=FI&guiLanguage=en” [Viitattu 7.3.2007].

Lin Y-H., Jan I-C., Ko P. C-I., Chen Y-Y., Wong J-M., Jan G-J., “A wireless PDA-

based physiological monitoring system for patient transport”. IEEE Transactions on

Information Technology in Medicine, Vol. 8(4), 439-447, December 2004.

Masuda Y., Sekimoto M., Nambu M., Higashi Y., Fujimoto T., Chihara K, Tamura T.,

“An unconstrained monitoring system for home rehabilitation. A wireless

heart/respiratory rate sensor accessible to home-visit therapists”. IEEE Engineering in

Medicine and Biology Magazine, Vol. 24(4), 43-47, July/August 2005.

Nienstedt W, Hänninen O., ”Ihmisen Fysiologia ja Anatomia”. WSOY, 199-276, 2004.

Paksuniemi K., “Leikkaussalin ja teho-osaston potilasmonitoroinnin langattomat anturi-

ja tiedonsiirtoratkaisut”, Pro Gradu, 2003.

96

Paksuniemi M., Sorvoja H., Alasaarela E., Myllylä R., Marzouki A., Rapeli J.,

“Wireless sensor and data transmission needs and technologies for patient monitoring in

the operating room and intensive care unit”. 27th Annual International Conference of the

Engineering in Medicine and Biology Society, IEEE-EMBS, 5182-5185, 2005.

Piipponen K., Sepponen R., Eskelinen P. “A Bio-signal Instrumentation System Using

Capacitive Coupling for Power and Signal Isolation”, (painossa), 2007.

Raitakari I., ”Tiedonsiirron tekniikka ja terminologia”. Telelääketiede, Gummerus

Kirjapaino Oy, 13-56, 1999.

Rosenberg, Alahuhta, Kanto, Takala, ”Anestesiologia ja tehohoito”. Duodecim, 303-

311, 1999.

Rosenthal K., “New Frequencies, new monitoring technology”. Nursing Management,

Vol. 34(3), 49-51, 2003.

“The Official Bluetooth Wireless Info Site”. “http://www.bluetooth.com” [Viitattu

7.3.2007].

Tuominen R., ”Langaton tekniikka saapuu sairaalaan”. Aktuumi, Vol. 1, 4-7, 2005.

“Ultra-Wideband (UWB) Technology, Technology & Research at Intel”.

“http://www.intel.com/technology/comms/uwb/” [Viitattu 7.3.2007].

Várady P., Benyó Z., Benyó B., ”An open Architecture patient monitoring system using

standard technologies”. IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine,

Vol. 6(1), 95-98, March 2002.

Wang H., “Overview of Bluetooth Technology”.

“http://www.pori.tut.fi/~mm/BT/Bluetooth_Overview.pdf” [Viitattu 7.3.2007].

97

“Wireless patient monitoring, part I: clinical perspective”. Dräger Medical, June 2005,

“http://www.draeger-

medical.com/MT/internet/pdf/CareAreas/InfoMoni/mon_onenet_wireless_white_paper_

en.pdf” [Viitattu 7.3.2007].

“ ZigBee - Wikipedia”. “http://fi.wikipedia.org/wiki/Zigbee” [Viitattu 7.3.2007].

“ZigBee Alliance - verkkosivut”. ”http://www.zigbee.org” [Viitattu 7.3.2007].

98

Liite 1 - Haastattelulomake Seuraava haastattelulomake esitettiin yhteensä 14 sairaanhoitajalle 5 tutkimuskohteen sairaalassa. Tehohoitopotilaan seuranta Haastateltavan nimi: ................ Tehtävä: ................................... Mitä elintoimintoja tehohoitopotilaan monitorointi mielestäsi erityisesti edellyttää: .................................... Mitä laitteita käytetään sairaalassasi em. toimintojen monitoroinnissa: .......................... Tapahtuuko potilasvalvonta ns. "bed side" vai "keskusvalvomotasolla":......................... Miten käytännössä em. monitorointi sairaalassasi (osastolla) toteutuu (eli kuka mittaa ja kirjaa):............................................. Miten tieto mitatusta tapahtumasta (esim. verenpaine) kirjautuu tällä hetkellä sairaalassasi (osastolla):....................................... Mitä kehittämistarpeita näet tehohoitopotilaan monitoroinnissa tällä hetkellä: ....................................................................